RTS2-InSitu原位光譜（pǔ）測試係統_北京卓（zhuó）立漢光儀器有限公司

產品概述

產品概述

RTS2-InSitu原（yuán）位（wèi）光譜測（cè）試係統

在科研工作與生（shēng）產製造中，往往存在一些大（dà）型的、不（bú）可移動的或者貴重的待檢測物體，無法放置到常規顯（xiǎn）微鏡或者光路（lù）下進行觀測和檢測，特別是有很多的應用場景例如真空下半導（dǎo）體材料生長過程中的Raman光（guāng）譜測量（liàng），不能破壞真空（kōng），但（dàn）是（shì）又必須進行在線測試，又或者有（yǒu）一些樣品在生長完成後需要快速（sù）轉移（yí）到另（lìng）外一個真空腔室（shì）進行VUV波長的測量，因此我（wǒ）司的RTS2-InSitu係列（liè）原位光譜測試（shì）探頭與係統應運而生。RTS2-InSitu光譜探頭與係統能（néng）靈活（huó）地放置到這些物體前進行信號采集，並基於其高共聚（jù）焦性和高（gāo）靈敏度，透過防護玻璃、窗口等遮擋（dǎng）物對樣品進行測量，從而可（kě）以研究反應室或其他封閉空間內的物質和化學反應過程，獲得反應過程中的真實可靠數據、動態變化信息、非平衡或瞬態（tài）信（xìn）息，同時還避免了非原位測（cè）試由於樣品製（zhì）備和轉（zhuǎn）移等步驟所（suǒ）帶來的汙染、遲豫和不（bú）可逆性等問（wèn）題，這將大大助力藝術、考古學、地質（zhì）學或材料科學（xué）領（lǐng）域的化學結構探索（suǒ）。
RTS2-InSitu不但可以對樣品（pǐn）進行原位的PL光譜，Raman光譜進行測量，也可以升級到時間分辨Raman等功能，有效（xiào）避開熒光幹擾，還包括LIBS原子光譜。

譜學類型:

1.Raman

2.PL

3.時間分辨Raman

4.LIBS

應用場景

1.無損表征藝術品和曆（lì）史文物

作為一（yī）款（kuǎn）可以移動的原（yuán）位光譜探頭與係統，RTS2-InSitu可用於研究不可移動到實驗室的物體。

例如對於藝（yì）術品和曆（lì）史文物而言，考慮到文（wén）化保護等問題，必須要用玻璃等進行封裝起來，這個（gè）時（shí）候用我們的RTS2-InSitu，就可以（yǐ）很好的（de）把光匯聚到被測物上，從而對其進（jìn）行（háng）熒光和Raman等光（guāng）譜分析，得到成分組成等信息（xī）。

2.材料科（kē）學:對金剛石塗層生長（zhǎng）的原位觀（guān）察

RTS2-InSitu非常適用（yòng）於監測反應室內的化學過程。

例如我們的研究（jiū）人（rén）員（yuán）使用RTS2-InSitu，原位觀（guān）察熱絲化學氣相沉積(HF-CVD)反應器中鋼材料生長金剛石塗層過程。該拉曼探頭配備長工作距離物鏡，高共聚焦性大大抑製在高溫樣品中的黑體輻射的背景幹擾（rǎo），同時高靈敏度檢測到薄金剛石層的（de）微弱（ruò）拉曼信（xìn）。

金剛石塗層因其超強的硬度、化學（xué）惰性和耐磨性，被應用（yòng）於眾多機（jī）械部件的製造。原位化學表征（zhēng）有助於優化（huà）金剛石塗層的生（shēng）產工藝，例如最小化成品中的應力。將RTS2-InSitu拉曼探頭放置（zhì）在 HF-CVD 反應器窗（chuāng）口前（qián），實時測量在整（zhěng）個塗層（céng）和冷卻過程中金剛石的拉曼信號光譜結果可以直接呈現出反應溫（wēn）度與冷卻（què）後的SP3雜化C-C振動峰變化，即金（jīn）剛石層的（de）熱應力和晶相（xiàng）變化，該結果有助於金剛石鍍層的（de）品控分析。

類似的應（yīng）用場景也可（kě）以與MOCVD等相（xiàng）結（jié）合，用於監控諸如第三代半導體生長過程中的應力，晶相等變化情況。

3.高低溫與高壓原位（wèi）RAMAN光譜測試:可在反（fǎn）應（yīng）池溫度可調並在高壓下在線觀察（chá）樣品拉曼光譜。
4.化學反應動力學原位RAMAN光（guāng）譜測（cè）試（shì）
5.力學測試原位RAMAN光譜（pǔ）測試,包括對於條（tiáo）狀與薄膜樣品進行拉伸等情況下的顯微RAMAN光譜測試
6.電化學（xué）原位RAMAN光譜測試

典型真空互聯多模式原位光譜測試工作站

將（jiāng）光學顯（xiǎn）微鏡或光譜（pǔ）儀模組對接於超高真空係統（tǒng），可以作為（wéi）超高真空互聯係統的檢測（cè）節點（diǎn）之一，用（yòng）於材料和器件在不同製（zhì）備環節之間（jiān）對外延的薄膜或者轉移沉積的二維材料等（děng）樣品的質量進（jìn）行（háng）快（kuài）速無損檢測（cè）。

產品（pǐn）特性和（hé）核心技術:

模塊化設計，光（guāng）學部分相對獨立。

包含（hán）光學顯微鏡（jìng）、激光（guāng）離焦量傳感器、自動調焦和共聚焦耦合光路等等（děng）在內的全部光學部分全部集成於一個光學模組之中，作為整體置於超高真（zhēn）空腔（qiāng）體之外，透過視窗玻璃聚（jù）焦於真空腔內的樣品（pǐn）表麵。

不汙染樣品環境（jìng）。

超高真空係統烘烤時（shí）可以整體取走，並在烘烤完畢（bì）之後（hòu）方（fāng）便地（dì）定位安裝（zhuāng）。

可根據（jù）用戶需求，靈活（huó）配置（zhì）激光器、單（dān）色儀、探測器和物鏡等（děng）光學組件。

視窗玻璃厚度像差的補償校正。

拉曼光（guāng）譜的高收集效率和分辨（biàn）率。

案例1:真空遠程拉曼係統

該案例的應用（yòng）場（chǎng）景為:

1.待檢測樣品樣品放置真空腔室內，

需要進行顯微觀察顯微（wēi）觀察同時，希望通過光激發（fā）

和收集模塊獲取熒（yíng）光或拉曼信號。

2.樣品圓盤邊緣向內（nèi）0-10mm為觀測區（qū）域，由於轉軸遮擋，需要斜向45度進行成像。

3.希望可以通過（guò）顯微成像，找到劃痕區域，並對相應位置沾染的微（wēi）量潤滑油（yóu）的拉曼信（xìn）號進行收集。

光學部分設計概述

1.顯微視覺部分:通（tōng）過環形照（zhào）明燈，透過真空光窗對樣品進行均勻照明。鏡頭采用100mm等效（xiào）焦距，工作距離95至120mm可調;物:像放大倍率為1:0.75，理論分（fèn）辨率為

0.005mm，實（shí）測分辨率0.006mm(詳見第2.2節圖像分辨率測（cè）試)。彩色（sè）傳感（gǎn）器為2000萬像素1時畫幅（fú），對應成像（xiàng）的範圍為17.6x11.8mm。

2.光激發與拉曼光譜收集:激光器通（tōng）過光線分束器（qì）耦（ǒu）合進一根光纖跳線中，激光從（cóng）光纖端麵照射到顯微鏡中的分光鏡並通過鏡頭聚焦到樣品的表麵（miàn），再通過鏡頭收集熒光或拉曼信號回到光纖中，並傳輸到單色儀和光譜CCD中采集拉曼光譜。這種通過鏡頭以共焦方式施（shī）加激發光的方案優勢在（zài）於:1、通過鏡頭的（de）聚焦，可以更加準確地控製光斑的大小和位（wèi）置;2、所有對（duì）於（yú）激發光的調節機構全部在大氣中，方便（biàn）調節，省去了真空中的光纖探針和相應的位置調節機構。通過這種方式引入單色激發光的效果（guǒ）詳見第2.3節

3.機械調（diào）節裝置:裝配一維電動平移台，使整個鏡頭（tóu）的焦點可沿（yán）著樣品圓盤表麵平動，通過成像尋找表麵的劃痕等目標，掃描光譜的（de）分（fèn）布等。裝配對焦、橫向（xiàng）調（diào）節和俯仰（yǎng）調節等手動調節維度，方便客戶將激光光斑聚焦於（yú）目標位置。

4.可定製探入式光窗，與客（kè）戶的真空腔體連接，可（kě）容納鏡頭在內部水平移動10mm的空間，適（shì）配（pèi）高（gāo）真空<10-4Pa

該套光（guāng）學（xué）配置的理論分（fèn）辨率為0.005mm，通過THORLABS的USAF1951標準分辨率板測試，如上圖中的右圖所示，能最小（xiǎo）分辨的線對編號（hào）為右圖虛線框中的“6-3”對照如下1951 USAF測試靶的表（biǎo）格

其分辨率為80.6lp/mm，對應空間分辨率為（wéi）1mm/(80.6*2)=0.006mm。

5.對樣品圓盤表麵的側向成像實驗

實測可見清（qīng）晰區域約0.5mm範圍（wéi）:

6.引入（rù）激光光斑測試

實測可見（jiàn）清晰區域約0.5mm範圍:

圖3綠色激發光聚焦到PCB電路板（bǎn）標尺的顯微像

通過（guò）芯徑100um的多模光纖將波長為520nm的綠色激光引入該（gāi）套光學係統中，聚焦於（yú）PCB電路板（bǎn），效果如下麵兩（liǎng）張圖所示。其中圖3中的綠色激光（guāng）光點聚焦到了（le）PCB版的標尺部分(位於13mm和14mm刻度線之間)，每一小格為（wéi）1mm，實測的光斑直徑約120um。圖4中的綠色激光光點聚（jù）焦到了EMMC BGA169封裝結構的電極點陣的（de）區域，其中相鄰電極間距為0.5mm，一個電極盤的直徑約60um。