一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括探測器、影像校正光譜儀、入射狹縫、匯聚透鏡、瑞利散射濾光片、聚焦物鏡、樣品以及激光器，所述的系統(tǒng)還包括設(shè)置在瑞利散射濾光片與聚焦物鏡之間的硅片。所述的硅片包括第一部件、第二部件以及第三部件。在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，第一部件為圓形環(huán)，第二部件沿所述的圓形環(huán)的徑向延伸，且第二部件的兩端與圓形環(huán)相接，第三部件設(shè)置在第二部件的中心。通過由采用特殊工藝制成的硅片替換現(xiàn)有光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)中的二向色鏡，實現(xiàn)了熒光的光譜范圍不受任何限制，全波段通光，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)無法檢測更寬波段的技術(shù)問題。
【專利說明】
一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型關(guān)于光譜檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于光致發(fā)光光譜的檢測技術(shù)，具體的講是一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]PL(光致發(fā)光，Photoluminescence)光譜測試在表征半導(dǎo)體材料的缺陷、雜質(zhì)以及材料的發(fā)光性能的研究領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用。市場上典型的光致發(fā)光光譜測量系統(tǒng)主要由激發(fā)光源(激光器)、樣品室、分光單色儀、光電探測器和數(shù)據(jù)采集器等部件組成，按照樣品室光路類型劃分通常有圖1所示的宏光路模式和圖2所示的顯微光路模式。
[0003]宏光路模式具有結(jié)構(gòu)簡單、搭建靈活、光譜探測范圍寬且成本低的特點，因而應(yīng)用范圍較廣，但存在探測效率低的缺點，對樣品的發(fā)光性能有較高的要求，不利于研究工作的深入開展。
[0004]顯微光路模式更加符合材料受激輻射發(fā)光的最佳激發(fā)和收集方式(如圖3所示，垂直激發(fā)，垂直接收)，激發(fā)效率和收光效率大幅提高，因而探測效率更高，適用于納米、薄膜等弱發(fā)光材料的發(fā)光性能的檢測。但其光譜探測范圍受顯微光路中的二向色鏡(Dichroicmirror)的有效使用范圍的限制，通常難以進(jìn)行寬光譜探測。以最常見的基于325nm紫外激光器的光致發(fā)光光譜系統(tǒng)為例，其對應(yīng)的商用的二向色鏡通常的光譜適用范圍僅為380-SOOnm左右，僅能滿足可見光波段測試需要。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中的基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，通常采用325nm或266nm紫外激光器作為激發(fā)光源，米用顯微光路模式，選擇針對325nm或266nm短波反射，長波透射的二向色鏡作為關(guān)鍵光學(xué)元件，輔以瑞利散射濾光片等光學(xué)件，經(jīng)光譜儀分光后測量出其熒光光譜譜圖，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中，I為CCD探測器，2為影像校正光譜儀，3為入射狹縫，4為匯聚透鏡，5為瑞利散射濾光片，6為二向色鏡，7為聚焦物鏡，8為樣品，9為激光器。
[0006]二向色鏡是顯微模式的光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)的核心部件之一，其光譜適用范圍決定了整套系統(tǒng)的光譜檢測范圍。通常市售的標(biāo)準(zhǔn)二向色鏡，針對325nm波長的光譜適用范圍是380-800nm左右，針對266nm波長的光譜適用范圍是280-600nm左右，因此極大的限制了整套系統(tǒng)的光譜檢測范圍，對于需要同時檢測更寬波段(如380nm-2500nm光譜波段)的研究，顯微光路模式將無法適用，實際用戶將不得不采用宏光路模式，但又由于宏光路模式激發(fā)和收光效率低，以至于影響了對材料光學(xué)性能的研究工作的深入開展。
[0007]因此，如何研究和開發(fā)出一種新的方案，其能夠檢測更寬波段是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)無法檢測更寬波段的技術(shù)問題，本實用新型提供了一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，通過由采用特殊工藝制成的硅片替換現(xiàn)有光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)中的二向色鏡，實現(xiàn)了熒光的光譜范圍不受任何限制，全波段通光。
[0009]本實用新型的目的是，提供一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括CCD探測器、影像校正光譜儀、入射狹縫、匯聚透鏡、瑞利散射濾光片、聚焦物鏡、樣品以及激光器，所述的系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述的瑞利散射濾光片與所述的聚焦物鏡之間的硅片。
[0010]在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，所述的硅片選用單晶硅棒。
[0011]在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，所述的硅片包括第一部件、第二部件以及第三部件。
[0012]在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，所述的第一部件為圓形環(huán)，所述的第二部件沿所述的圓形環(huán)的徑向延伸，且所述第二部件的兩端與所述的圓形環(huán)相接，所述的第三部件設(shè)置在所述的第二部件的中心。
[0013]在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，所述的第一部件為橢圓形環(huán)，所述的第二部件沿所述的橢圓形環(huán)的長軸方向延伸，且所述第二部件的兩端與所述的橢圓形環(huán)相接，所述的第三部件設(shè)置在所述的第二部件的中心。
[0014]在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，所述的第一部件為矩形環(huán)，所述的第二部件沿所述的矩形環(huán)的長邊方向延伸，所述第二部件的兩端與所述的矩形環(huán)相接，且所述第二部件的兩端位于所述矩形環(huán)的短邊的中心，所述的第三部件設(shè)置在所述的第二部件的中心。
[0015]在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，所述的矩形環(huán)的長邊與短邊尺寸相同。
[0016]在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，所述的第三部件為圓形。
[0017]在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，所述的第三部件的直徑大于所述第二部件的寬度。
[0018]在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，所述的第一部件的寬度為lmm-2mm，所述第二部件的寬度小于1mm，所述的第一部件、第二部件的厚度均為200μπι-300μπι。
[0019]本實用新型的有益效果在于，提供了一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，通過由采用特殊工藝制成的硅片替換現(xiàn)有光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)中的二向色鏡，實現(xiàn)了熒光的光譜范圍不受任何限制，全波段通光，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)無法檢測更寬波段的技術(shù)問題。
[0020]為讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的宏光路模式的光致發(fā)光光譜測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的微光路模式的光致發(fā)光光譜測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為顯微光路模式的垂直激發(fā)、垂直接收示意圖；
[0025]圖4為現(xiàn)有技術(shù)中的基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5為本實用新型實施例提供的一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6為本實用新型實施例提供的一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)中娃片的實施方式一的俯視圖；
[0028]圖7為本實用新型實施例提供的一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)中硅片的實施方式二的俯視圖；
[0029]圖8為本實用新型實施例提供的一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)中硅片的實施方式三的俯視圖；
[0030]圖9為本實用新型實施例提供的一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)中硅片的實施方式四的俯視圖。
【具體實施方式】
[0031]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0032]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中的光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)無法檢測更寬波段的技術(shù)問題，提出了一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，通過由采用特殊工藝制成的硅片替換現(xiàn)有光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)中的二向色鏡，實現(xiàn)了熒光的光譜范圍不受任何限制，全波段通光。
[0033]如圖4所示，現(xiàn)有技術(shù)中的基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)的光譜范圍取決于光路中的二向色鏡的光譜適用范圍。
[0034]圖5為本實用新型實施例提供的一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，本實用新型提供的基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)包括CCD探測器1、影像校正光譜儀2、入射狹縫3、匯聚透鏡4、瑞利散射濾光片5、聚焦物鏡7、樣品8以及激光器9，所述的系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述的瑞利散射濾光片5與所述的聚焦物鏡7之間的硅片1。
[0035]也即，本實用新型針對二向色鏡提出了替代方案，采用硅片來替換現(xiàn)有技術(shù)中的二向色鏡。本實用新型中的硅片，選用高品質(zhì)的單晶硅棒，經(jīng)過切片、倒角、研磨粗加工后，采用化學(xué)腐蝕去除表面受機(jī)械加工應(yīng)力產(chǎn)生的損傷層，再進(jìn)行精密拋光處理，達(dá)到平整度〈3μπι，粗糙度〈0.5nm，最后再切割成圖6-圖9的特殊形狀。
[0036]在本實用新型的【具體實施方式】中，所述的硅片包括第一部件、第二部件以及第三部件。
[0037]圖6為本實用新型實施例提供的一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)中硅片的實施方式一的俯視圖，由圖6可知，在本實用新型的實施方式一中，所述的第一部件為圓形環(huán)，所述的第二部件沿所述的圓形環(huán)的徑向延伸，且所述第二部件的兩端與所述的圓形環(huán)相接，所述的第三部件設(shè)置在所述的第二部件的中心。
[0038]在實際的光路結(jié)構(gòu)中，用圖6所示的硅片取代二向色鏡，硅片中心的圓形部件用于反射紫外激發(fā)光，第一部件(即外圈)以及第二部件(即中間的橫幅)起到支撐、固定夾持的作用，鏤空的部分可以讓材料受激后產(chǎn)生的絕大部分熒光透過，而且熒光的光譜范圍不受任何限制，真正做到全波段通光。
[0039]圖7為本實用新型實施例提供的一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)中硅片的實施方式二的俯視圖，由圖7可知，在本實用新型的實施方式二中，所述的第一部件為橢圓形環(huán)，所述的第二部件沿所述的橢圓形環(huán)的長軸方向延伸，且所述第二部件的兩端與所述的橢圓形環(huán)相接，所述的第三部件設(shè)置在所述的第二部件的中心。
[0040]在實際的光路結(jié)構(gòu)中，用圖7所示的硅片取代二向色鏡，硅片中心的圓形部件用于反射紫外激發(fā)光，第一部件(即外圈)以及第二部件(即中間的橫幅)起到支撐、固定夾持的作用，鏤空的部分可以讓材料受激后產(chǎn)生的絕大部分熒光透過，而且熒光的光譜范圍不受任何限制，真正做到全波段通光。
[0041]圖8為為本實用新型實施例提供的一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)中硅片的實施方式三的俯視圖，由圖8可知，在本實用新型的實施方式三中，所述的第一部件為矩形環(huán)，所述的第二部件沿所述的矩形環(huán)的長邊方向延伸，所述第二部件的兩端與所述的矩形環(huán)相接，且所述第二部件的兩端位于所述矩形環(huán)的短邊的中心，所述的第三部件設(shè)置在所述的第二部件的中心。
[0042]在實際的光路結(jié)構(gòu)中，用圖8所示的硅片取代二向色鏡，硅片中心的圓形部件用于反射紫外激發(fā)光，第一部件(即外圈)以及第二部件(即中間的橫幅)起到支撐、固定夾持的作用，鏤空的部分可以讓材料受激后產(chǎn)生的絕大部分熒光透過，而且熒光的光譜范圍不受任何限制，真正做到全波段通光。
[0043]圖9為本實用新型實施例提供的一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)中硅片的實施方式四的俯視圖，由圖9可知，在本實用新型的實施方式四中，所述的第一部件為矩形環(huán)，所述的第二部件沿所述的矩形環(huán)的長邊方向延伸，所述第二部件的兩端與所述的矩形環(huán)相接，且所述第二部件的兩端位于所述矩形環(huán)的短邊的中心，所述的第三部件設(shè)置在所述的第二部件的中心，所述的矩形環(huán)的長邊與短邊尺寸相同。
[0044]在實際的光路結(jié)構(gòu)中，用圖9所示的硅片取代二向色鏡，硅片中心的圓形部件用于反射紫外激發(fā)光，第二部件(即外圈)以及第二部件(即中間的橫幅)起到支撐、固定夾持的作用，鏤空的部分可以讓材料受激后產(chǎn)生的絕大部分熒光透過，而且熒光的光譜范圍不受任何限制，真正做到全波段通光。
[0045]在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，所述的第三部件為圓形，且所述的第三部件的直徑大于所述第二部件的寬度。具體的，在實際的設(shè)計中，考慮到硅片的非鏤空部分在光路中對熒光會有一定的阻擋作用，所以要求用于支撐和固定夾持的外圈和橫幅的部分需要盡可能窄，因此，所述的第一部件的寬度設(shè)置為1_-2_、第二部件的寬度設(shè)置為Imm以下。
[0046]因為硅片材料材質(zhì)脆，太窄又不易加工，對厚度也需要有一定的考慮。在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，所述的第一部件、第二部件的厚度為200μπι-300μπι。在本實用新型的實際設(shè)計中，經(jīng)過實驗，最終可選擇合適寬度的單條橫幅，既兼顧了加工件的強(qiáng)度，又盡可能減少了對于熒光的阻擋。
[0047]綜上所述，本實用新型提出的一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，通過由采用特殊工藝制成的硅片替換現(xiàn)有光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)中的二向色鏡，實現(xiàn)了熒光的光譜范圍不受任何限制，全波段通光，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)無法檢測更寬波段的技術(shù)問題。
[0048]在確保系統(tǒng)架構(gòu)符合材料受激輻射發(fā)光的最佳激發(fā)和收集方式的同時，完全解決了光譜范圍受限于二向色鏡的光譜適用范圍的問題，使得基于紫外波段激發(fā)(200-355nm)的材料的光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)的光譜范圍可以得到全光譜釋放，能夠讓研究人員更深入的對材料發(fā)光性能進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
[0049]本實用新型的技術(shù)關(guān)鍵點和欲保護(hù)點為采用特殊工藝制成的硅材料替代二向色鏡的功能，實現(xiàn)激發(fā)光的反射以及熒光的收集不受二向色鏡光譜適用范圍的限制，從而實現(xiàn)全光譜探測。
[0050]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，可以通過計算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于一般計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory，ROM)或隨機(jī)存儲記憶體(Random AccessMemory，RAM)等。
[0051]本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以了解到本實用新型實施例列出的各種功能是通過硬件還是軟件來實現(xiàn)取決于特定的應(yīng)用和整個系統(tǒng)的設(shè)計要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對于每種特定的應(yīng)用，可以使用各種方法實現(xiàn)所述的功能，但這種實現(xiàn)不應(yīng)被理解為超出本實用新型實施例保護(hù)的范圍。
[0052]本實用新型中應(yīng)用了具體實施例對本實用新型的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
【主權(quán)項】
1.一種基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)包括CCD探測器、影像校正光譜儀、入射狹縫、匯聚透鏡、瑞利散射濾光片、聚焦物鏡、樣品以及激光器，所述的系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述的瑞利散射濾光片與所述的聚焦物鏡之間的硅片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的硅片選用單晶硅棒。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的硅片包括第一部件、第二部件以及第三部件。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的第一部件為圓形環(huán)，所述的第二部件沿所述的圓形環(huán)的徑向延伸，且所述第二部件的兩端與所述的圓形環(huán)相接，所述的第三部件設(shè)置在所述的第二部件的中心。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的第一部件為橢圓形環(huán)，所述的第二部件沿所述的橢圓形環(huán)的長軸方向延伸，且所述第二部件的兩端與所述的橢圓形環(huán)相接，所述的第三部件設(shè)置在所述的第二部件的中心。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的第一部件為矩形環(huán)，所述的第二部件沿所述的矩形環(huán)的長邊方向延伸，所述第二部件的兩端與所述的矩形環(huán)相接，且所述第二部件的兩端位于所述矩形環(huán)的短邊的中心，所述的第三部件設(shè)置在所述的第二部件的中心。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的矩形環(huán)的長邊與短邊尺寸相同。8.根據(jù)權(quán)利要求3至6任意一項所述的基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的第三部件為圓形。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的第三部件的直徑大于所述第二部件的寬度。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于紫外光激發(fā)的全光譜光致發(fā)光光譜檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的第一部件的寬度為lmm-2mm，所述第二部件的寬度小于1mm，所述的第一部件、第二部件的厚度均為200μπι-300μπι。
【文檔編號】G01N21/64GK205538683SQ201620260865
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】張恒
【申請人】北京卓立漢光儀器有限公司