本技術(shù)涉及材料高溫制備、化學反應(yīng)以及相變過程觀測裝置及方法，具體而言涉及一種光學顯微觀測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，涉及到高溫過程(如金屬熱處理、薄膜材料高溫外延生長與刻蝕、材料高溫相變過程、高溫化學反應(yīng)等等)的原位顯微觀測受到了科研界與工業(yè)界的廣泛關(guān)注。通過原位顯微觀測對這些高溫過程的還原可以有效地輔助科研人員深入理解機理，從而進行新方法、新工藝和新材料的開發(fā)。高溫顯微觀測技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)級連續(xù)化生產(chǎn)過程中的在線檢測，實時反饋材料的狀態(tài)或變化趨勢，從而為反應(yīng)參數(shù)設(shè)置、調(diào)整提供強有力的證據(jù)，會大大提高生產(chǎn)效率。近年來興起的ai智能制造技術(shù)所需的大量實驗數(shù)據(jù)，也可以通過高溫光學顯微觀測系統(tǒng)獲取，并應(yīng)用于規(guī)?；墓I(yè)制造系統(tǒng)。

2、然而，高溫過程的原位顯微檢測面臨著兩大難題：1)高溫過程伴隨的熱輻射(黑體輻射)產(chǎn)生的(不帶有有效信息)的光會淹沒有效信息，對觀測產(chǎn)生巨大的干擾；2)為保證成像質(zhì)量，顯微成像需要短的工作距離，而光學鏡頭難以忍受高溫環(huán)境，對高溫過程保溫與短距離隔熱提出了極高的要求。當前，亟需發(fā)展高質(zhì)量成像的高溫光學顯微觀測系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，以待觀測材料、石墨烯的高溫生長過程的原位觀測為例，提供一種能夠?qū)崟r觀測并清楚記錄高溫過程的光學顯微觀測系統(tǒng)

2、本技術(shù)的另外目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，以待觀測材料、石墨烯的高溫生長過程的原位觀測為例，提供能夠?qū)崟r觀測并清楚記錄高溫過程的光學顯微觀測方法。

3、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用如下技術(shù)方案：

4、根據(jù)本技術(shù)的一個方面，提供了一種光學顯微觀測系統(tǒng)，包括：光源、待觀測材料生長裝置、分光片、第一濾波片和成像裝置。待觀測材料生長裝置，包括觀測窗，通過所述觀測窗觀測待觀測材料。所述分光片接收所述光源發(fā)出的光，并將所述光反射到所述待觀測材料的表面，所述待觀測材料將所述光反射后透過所述分光片。第一濾波片，接收透過所述分光片的光。成像裝置，所述成像裝置接收透過所述第一濾波片的光并將所述待觀測材料成像。

5、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述光源為全光譜光源，所述第一濾波片為短波通濾波片或帶通濾波片，所述第一濾波片允許通過的光的最大波長不超過550nm。

6、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述光源為紫外光源，所述紫外光源發(fā)出的光的波長在200nm-350nm之間；所述第一濾波片為短波通濾波片或帶通濾波片，所述第一濾波片允許通過的光的最大波長不超過550nm。

7、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述光源為全光譜光源；所述光源和所述分光片之間設(shè)置有第二濾波片，所述第二濾波片為帶通濾波片，所述第二濾波片允許通過的光的波長范圍的下限在200-270nm之間，上限在280-350nm之間；所述第一濾波片為短波通濾波片或帶通濾波片，所述第一濾波片允許通過的光的最大波長不超過550nm。

8、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述第一濾波片為短波通濾波片或帶通濾波片，所述第一濾波片允許通過的光的最大波長不超過550nm。

9、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述待觀測材料為石墨烯。

10、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述待觀測材料生長裝置包括殼體、工作臺、加熱器、端蓋和氣體分散板。所述殼體具有內(nèi)腔；所述殼體具有第一氣體進口、第一氣體出口和抽真空口。工作臺設(shè)置于所述內(nèi)腔，所述工作臺上設(shè)置有所述待觀測材料生長所需要的襯底。所述加熱器圍繞所述工作臺設(shè)置，并靠近所述襯底。所述觀測窗設(shè)置于所述端蓋觀測，所述端蓋蓋設(shè)于所述殼體，并封閉所述內(nèi)腔；所述襯底在所述觀測窗的表面上的正投影在所述觀測窗內(nèi)。氣體分散板設(shè)置于所述加熱器和所述端蓋之間，所述氣體分散板具有通孔，所述工作臺穿過所述通孔；所述氣體分散板上設(shè)置有第二氣體進口和第二氣體出口，所述第二氣體進口與所述第一氣體進口連通，所述第二氣體出口與所述第一氣體出口連通。

11、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述殼體的側(cè)壁為雙層中空結(jié)構(gòu)，所述側(cè)壁上設(shè)置有第一冷卻液進口和第一冷卻液出口，所述冷卻液流過所述側(cè)壁，以降低所述內(nèi)腔的溫度。

12、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述氣體分散板包括兩凸出部和一凹陷部，所述通孔位于所述凹陷部，所述凹陷部與所述端蓋內(nèi)表面的距離大于所述凸出部與所述端蓋內(nèi)表面的距離。

13、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述待觀測材料生長裝置還包括隔熱件，設(shè)置于所述工作臺和所述觀測窗之間，并支撐于所述凹陷部，所述隔熱件具有觀測孔，所述襯底在所述觀測窗的表面上的正投影位于所述觀測孔在所述觀測窗的表面上的正投影內(nèi)。

14、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述待觀測材料生長裝置還包括：支架，設(shè)置于所述內(nèi)腔，并支撐所述工作臺，所述支架能夠在所述內(nèi)腔中三維移動。

15、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述待觀測材料生長裝置還包括支撐管，設(shè)置于所述工作臺和所述支架之間。

16、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述待觀測材料生長裝置還包括三維移動機構(gòu)，所述三維移動機構(gòu)連接于所述支架，所述三維移動機構(gòu)帶動所述支架在所述內(nèi)腔中三維移動，以調(diào)整所述工作臺在所述內(nèi)腔中的位置。

17、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述加熱器包括電磁感應(yīng)加熱器、電阻絲加熱器或者加熱帶。

18、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述觀測窗包括兩層玻璃，所述兩層玻璃之間具有空間，所述端蓋上設(shè)置有第二冷卻液入口和第二冷卻液出口，冷卻液通過所述第二冷卻液入口進入所述空間對所述兩層玻璃進行冷卻后，由所述第二冷卻液出口流出。

19、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述工作臺的材料為石墨、剛玉、石英或者碳化硅。

20、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述端蓋和所述殼體之間設(shè)置密封，所述殼體的內(nèi)壁設(shè)置有保溫棉。

21、根據(jù)本技術(shù)的另一方面，本技術(shù)提供一種用于觀測待觀測材料的生長過程的光學顯微觀測方法，在以上的光學顯微觀測系統(tǒng)下，光照射到所述待觀測材料表面，所述待觀測材料表面反射光到第一濾波片，所述第一濾波片屏蔽所述待觀測材料所反射的、以及伴隨熱輻射所產(chǎn)生的紅光及紅外光之后，成像裝置接收透過所述第一濾波片的光并成像。

22、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，照射到所述待觀測材料的表面的所述光為全譜光或紫外光。

23、根據(jù)本技術(shù)的第三方面，本技術(shù)提供一種用于觀測待觀測材料的生長過程的光學顯微觀測方法，在以上的光學顯微觀測系統(tǒng)下，關(guān)閉光源，對所述待觀測材料的生長過程進行觀測。

24、根據(jù)本技術(shù)的一實施方式，所述待觀測材料為石墨烯。

25、由上述技術(shù)方案可知，本技術(shù)提出的光學顯微觀測系統(tǒng)的優(yōu)點和積極效果在于：

26、本技術(shù)提出的光學顯微觀測系統(tǒng)，采用分光片和第一濾波片，通過待觀測材料生長裝置的觀測窗觀測待觀測材料，分光片接收光源發(fā)出的光，并將光反射到待觀測材料表面，待觀測材料將光反射后透過分光片。第一濾波片接收透過分光片的光，成像裝置接收透過第一濾波片的光并將待觀測材料成像?？蓪崿F(xiàn)在待觀測材料生長的高溫狀態(tài)下，清楚觀測到待觀測材料，并將成像過程成像于成像裝置。