本发明专利技术涉及一种单根一维纳米材料散射光谱的显微成像测量方法及装置，其特征在于：在基于迈克耳孙干涉仪的测量光路中引入一个由双显微物镜构成的显微成像装置，收集来自单根一维纳米材料的微弱散射光信号进行成像和探测。第一激光器输出的探测光和第二激光器输出的参考光同时进入迈克耳孙干涉仪，迈克耳孙干涉仪输出的参考光经过反射镜到达第一探测器，迈克耳孙干涉仪输出的探测光依次经过显微成像装置、凸透镜到达第二探测器。本发明专利技术提出的方法及装置，综合了显微成像技术和傅里叶变换光谱技术的优势，在测量单根一维纳米材料散射光谱的同时，还可以确定单根一维纳米材料的位置，具有高分辨率、高灵敏度和高信噪比的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种单根一维纳米材料散射光谱的显微成像测量方法及装置，属于微 纳光子
技术介绍
-维纳米材料包括纳米线、纳米管等。这类材料不仅具有常规纳米材料所具有的 表面效应、量子尺寸效应和小尺寸效应等特性，而且还具有独特的光学性质、机械和热稳定 性、导光和导电性以及光电导和场发射效应等，因而应用前景广泛。一维纳米材料的光学、 电学性质与材料具体的形状、结构和尺寸密切相关。准确地表征单根一维纳米材料的结构 和物理属性，是人工"裁剪"纳米材料性能的基础，更是设计高性能纳米光电子器件的前提。 在众多一维纳米材料的表征方法中，光谱分析技术无疑是最直接、有效的一类。以瑞利散 射、拉曼散射、吸收光谱为代表的光谱分析技术，已被广泛用于碳纳米管、半导体纳米线的 物性表征。目前，主要通过共聚焦显微装置实现一维纳米材料散射光谱的探测，例如，公开号 为CN102053101A的专利中，利用共聚焦显微装置测量半导体纳米线的荧光光谱。然而，共 聚焦显微装置仅使用一个物镜激发样品并收集散射光信号，在测量时容易受到强的背景光 的影响，降低探测信号的衬比度，而且对探测光路的调节要求较高。为了克服上述方法的 不足，本专利技术提出在探测光路中引入一个由成一定夹角的两个显微物镜构成的显微成像装 置，通过调整两个物镜的夹角，使得直透背景光在空间耗散掉，只收集微弱的散射光信号进 行探测和成像，从而提高信号探测的衬比度和分辨率。当用超连续谱激光器作光源时，由于 其输出的超连续谱激光束具有很高的亮度和一定的相干性，可以通过显微物镜会聚到接近 衍射极限尺度，因而可以大大提高激发光的功率密度和信号光的强度。同时，微米尺度的聚 焦光斑可以确保聚焦光束落到单根一维纳米材料上，既便于实现单根一维纳米材料散射 光谱的探测，又便于确定其位置。 傅里叶变换光谱仪是一种宽光谱范围和高灵敏度的光谱测量装置，其巧妙地利用 了某种干涉分光装置将待测光信号一分为二，使之经过不同的时间延迟后再次重合而发生 干涉，通过测量两束光在不同光程差时的叠加光强度I(L)及两光波无干涉时的强度之和 '并对两者之差作快速傅里叶变换，便可以解调出待测光信号的光谱分布函数i(u)，即 式中u= 1/λ为光波场的空间频率，L为两光波光程差。不同于传统的色散型光 谱仪需要将信号光通过狭缝进行横向空间限制，傅里叶变换光谱仪直接将信号光无空间限 制地引到探测器上，因此具有高光通量的优点；其次，傅里叶变换光谱仪有一路内置激光光 路作为参考，用来定标光程差信息，大大提高了光谱仪的可靠性和测量精度；再次，傅里叶 变换光谱仪的信噪比（SNR)正比于对测量样品扫描次数Ν的平方根，即SNR〇cΝ1/2,因此， 扫描次数越多，所获得信号光光谱数据的信噪比越高。此外，对于时间调制型傅里叶变换光 谱仪，其光谱分辨率（Res.)正比于干涉仪动镜移动的最长有效距离所引入的最大光程差L_，即Res. 〇cl/L_，因此，可以通过增大最大光程差来满足所需要的测量精度。高性能的 时间调制型傅里叶变换光谱仪的动镜可以移动很长的距离，因而可以获得极高的光谱分辨 率。
技术实现思路
要解决的技术问题 为了实现对单根一维纳米材料散射光谱的有效探测，本专利技术提出一种单根一维纳 米材料散射光谱的显微成像测量方法及装置。 技术方案 -种单根一维纳米材料散射光谱的显微成像测量方法，其特征在于步骤如下： 步骤1:在基于迈克耳孙干涉仪的测量光路中引入一个由双显微物镜构成的显微 成像装置，收集来自单根一维纳米材料的微弱散射光信号进行成像和探测； 步骤2 :显微成像装置输出的散射光由电荷耦合器件（CCD)接收，得到散射光的强 度分布图像； 步骤3 :观察散射光的强度分布图像，调节待测样品的位置，将会聚光投射到单根 一维纳米材料上，根据调节变化量可以确定单根一维纳米材料的位置； 步骤4:显微成像装置输出的散射光由光电探测器接收，进而利用傅里叶变换光 谱技术获得单根一维纳米材料的散射光谱。 一种实现所述单根一维纳米材料散射光谱的显微成像测量方法的装置，其特征在 于包括第一激光器1、第二激光器2、迈克耳孙干涉仪3、反射镜4、第一探测器5、显微成像装 置6、凸透镜7和第二探测器8 ;第一激光器1输出的探测光和第二激光器2输出的参考光 同时进入迈克耳孙干涉仪3,迈克耳孙干涉仪3输出的参考光经过反射镜4到达第一探测 器5,迈克耳孙干涉仪3输出的探测光依次经过显微成像装置6、凸透镜7到达第二探测器 8。所述迈克耳孙干涉仪3包括分光棱镜9、可移动直角反射镜10和固定直角反射镜11，可 移动直角反射镜10和固定直角反射镜11分别位于分光棱镜9的反射光和透射光一侧。所 述显微成像装置6包括凹透镜12、第一长工作距离显微物镜13、待测样品14、三维位移平 台15和第二长工作距离显微物镜16,沿着入射光的轴向依次排列；待测样品14安放在三 维位移平台15上，通过调节三维位移平台15使待测样品14位于第一长工作距离显微物镜 13的焦点位置处；长工作距离显微物镜13和16的放大倍数均为20倍，两个物镜之间的夹 角通过优化，确保入射探测光的直透分量在自由空间耗散掉，只有待测样品14的散射光被 第二长工作距离显微物镜16收集。 所述第一激光器1、第二激光器2、迈克耳孙干涉仪3、反射镜4、第一探测器5、凸透 镜7和第二探测器8构成傅里叶变换光谱仪。 所述第一激光器1为宽带激光器，包括超连续谱激光器；第二激光器2为稳频激光 器，包括氦氖激光器、氩离子激光器或半导体激光器。 所述第一探测器5为光电二极管，第二探测器8为电荷耦合器件（CXD)或光电二 极管。 有益效果 本专利技术提出一种单根一维纳米材料散射光谱的显微成像测量方法及装置，可用于 测量单根一维纳米材料的散射光谱，同时确定单根一维纳米材料的位置，具有高分辨率、高 灵敏度和高信噪比的优点。【附图说明】 图1为本专利技术的结构示意图；图中，1-第一激光器，2-第二激当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单根一维纳米材料散射光谱的显微成像测量方法，其特征在于步骤如下：步骤1：在基于迈克耳孙干涉仪的测量光路中引入一个由双显微物镜构成的显微成像装置，收集来自单根一维纳米材料的微弱散射光信号进行成像和探测；步骤2：显微成像装置输出的散射光由电荷耦合器件(CCD)接收，得到散射光的强度分布图像；步骤3：观察散射光的强度分布图像，调节待测样品的位置，将会聚光投射到单根一维纳米材料上，根据调节变化量可以确定单根一维纳米材料的位置；步骤4：显微成像装置输出的散射光由光电探测器接收，进而利用傅里叶变换光谱技术获得单根一维纳米材料的散射光谱。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵建林，尚武云，姜碧强，肖发俊，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。