一种用于测量深紫外光致发光谱的显微光路耦合系统

本技术涉及光致发光光谱(pl谱)测试，尤其涉及一种用于测量深紫外光致发光谱的显微光路耦合系统，可用于深紫外光致发光谱的显微测量。

背景技术：

1、众所周知，随着光谱测量技术的发展以及科研工作的需要，显微光路已成为pl谱测量中不可或缺的部分。显微光路的引入主要有以下三个方面的作用：(1)激光光斑汇聚得更小，激发功率密度更高；(2)对样品荧光信号的收集效率更高，更加有利于弱信号的探测；(3)可实现更高的空间分辨能力，可实现半导体微纳结构的测量。

2、近年来，随着宽禁带和超宽禁带半导体材料及其低维量子结构的发展，对深紫外显微pl谱的需求应运而生。然而，常规的显微光路通常采用二向色镜或者边缘滤光片实现与激光光路的耦合，而商用的二向色分束镜或边缘滤光片通常只有250nm以上波段的型号，对于250nm以下的pl谱测量则无法适用。

3、因此，如何将显微光路与深紫外波段的激光光路耦合，是当前深紫外pl谱测量技术所需要迫切解决的一个问题。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的在于提供一种用于深紫外pl谱测量的显微光路耦合系统，在缺乏深紫外波段的二向色分束镜和边缘滤光片的前提下，实现将激光引入显微光路并允许大部分荧光信号进入收集光路的效果。

2、为达到上述目的，本实用新型提供了一种用于测量深紫外光致发光谱的显微光路耦合系统，包括两个或更多个紫外透镜、一个窄条状反射镜、一个反射式物镜，其中：所述两个或更多个紫外透镜组成光束缩束模组，设置在激光光路上；显微光路与激光光路垂直，所述窄条状反射镜设置在光束缩束模组后方，在显微光路旁侧，所述窄条状反射镜与激光光路呈45°夹角，其边缘将激光反射进入显微光路；所述反射式物镜位于显微光路上，将窄条状反射镜反射过来的激光汇聚到样品上，样品发出的荧光信号由反射式物镜收集并送入收集光路进行探测。

3、上述方案中，优选的，所述光束缩束模组由焦距为f1的第一紫外透镜和焦距为f2的第二紫外透镜组成，应满足f1＞f2，使得激发光的光束直径缩小至1mm以下，从而便于从反射式物镜光路环中入射。

4、上述方案中，所述窄条状反射镜为深紫外窄条状45°反射镜，将缩小的激光束与反射式物镜光路环形成同轴入射，进入到反射式物镜中，并聚焦到样品上。所述深紫外窄条状45°反射镜的宽度应＜2mm，并可反射250nm以下波长的激光。同时该深紫外窄条状45°反射镜对经过反射式物镜返回的荧光信号的阻碍损失较小。

5、上述方案中，使用的反射式物镜的测量波长范围应包含深紫外波段，最短波长应在250nm以下。

6、在本实用新型的一个实施例中，所述第一紫外透镜的焦距f1为300mm，所述第二紫外透镜的焦距f2为75mm，将直径3mm的深紫外激光光束缩小为直径0.75mm，以便于从反射式物镜的光路环中入射；所述反射式物镜的光路环外径为9.72mm，内径为4.94mm；所述窄条状反射镜是宽度为1mm的深紫外窄条状45°反射镜，其边缘伸入反射式物镜光路环的长度为1mm。所述窄条状反射镜遮挡样品荧光信号的面积为1mm2，遮挡造成的荧光信号损失仅为1.8％，非常有利于紫外波段弱信号的探测。

7、从上述技术方案可看出，本实用新型比起非显微的深紫外光致发光测量系统，有着激发功率密度更高、荧光信号收集效率更高、空间分辨能力更高的优点，具有以下有益效果：

8、1、本实用新型提供的可用于测量深紫外光致发光谱的显微光路耦合系统，可以用来实现短至200nm波长的深紫外荧光信号的激发与探测，将显微pl谱测试的波长范围拓展至深紫外波段。

9、2、本实用新型提供的可用于测量深紫外光致发光谱的显微光路耦合系统，可使得显微光路耦合部分对荧光信号的衰减降至较低的水平，最大限度降低样品荧光信号的损失。

技术特征：

1.一种用于测量深紫外光致发光谱的显微光路耦合系统，其特征在于，包括两个或更多个紫外透镜、一个窄条状反射镜、一个反射式物镜，其中：所述两个或更多个紫外透镜组成光束缩束模组，设置在激光光路上；显微光路与激光光路垂直，所述窄条状反射镜设置在光束缩束模组后方，在显微光路旁侧，所述窄条状反射镜与激光光路呈45°夹角，其边缘将激光反射进入显微光路；所述反射式物镜位于显微光路上，将窄条状反射镜反射过来的激光汇聚到样品上，样品发出的荧光信号由反射式物镜收集并送入收集光路进行探测。

2.如权利要求1所述的显微光路耦合系统，其特征在于，所述光束缩束模组由焦距为f1的第一紫外透镜和焦距为f2的第二紫外透镜组成，其中f1＞f2。

3.如权利要求2所述的显微光路耦合系统，其特征在于，所述第一紫外透镜的焦距f1为300mm，所述第二紫外透镜的焦距f2为75mm。

4.如权利要求1所述的显微光路耦合系统，其特征在于，所述窄条状反射镜为深紫外窄条状45°反射镜，其宽度＜2mm。

5.如权利要求1所述的显微光路耦合系统，其特征在于，所述反射式物镜为测量波长范围包含深紫外波段的反射式物镜。

6.如权利要求1所述的显微光路耦合系统，其特征在于，所述反射式物镜的光路环外径为9.72mm，内径为4.94mm；所述窄条状反射镜的宽度为1mm，其边缘伸入反射式物镜的光路环，伸入长度为1mm。

技术总结
本技术公开了一种用于测量深紫外光致发光谱的显微光路耦合系统，包括：由两个或更多个紫外透镜组成的光束缩束模组，设置在激光光路上，用于将深紫外激光光束变细；一个深紫外窄条状45°反射镜，位于显微光路旁侧，利用其边缘将激光反射进入显微光路；一个反射式物镜，将窄条状45°反射镜反射过来的激光汇聚到样品上，并收集样品的荧光信号，送入收集光路进行探测。本技术可用于深紫外光致发光光谱的显微光路耦合，实现短至200nm的深紫外光致发光谱的显微测量，并最大限度地降低样品荧光信号的损失，比起非显微的深紫外光致发光测量系统，有着激发功率密度更高、荧光信号收集效率更高、空间分辨能力更高的优点。

技术研发人员：付雷,沈波,罗向东,唐宁
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：20230727
技术公布日：2024/1/25