一种太赫兹近场成像系统样品快速定位方法与流程

一种太赫兹近场成像系统样品快速定位方法，属于太赫兹近场成像系统领域，具体涉及一种太赫兹近场成像系统样品快速定位方法。

背景技术：

1、太赫兹近场成像系统是基于原子力显微镜系统，由太赫兹源、太赫兹光路、抛物面镜、探针平台等组成。太赫兹波由太赫兹源发出，经过太赫兹光路，到达抛物面镜聚焦到原子力显微镜中的探针平台上，样品在探针平台的下方，探针反射的太赫兹波携带样品的近场信息经抛物面镜返回到太赫兹光路，到达原子力显微镜的信号处理系统中，实现太赫兹近场的高分辨率的成像功能。其成像精度一般为纳米级精度，几十纳米甚至可以到几纳米的精度。

2、太赫兹近场成像系统成像时需要将探针前端下方的针尖部分放置到样品的上方，探针前端的针尖尺度为几纳米到几十纳米尺寸，样品的尺寸在微米或纳米量级，尺寸都比较小，且针尖在探针前端的下方，难以进行直接定位针尖和样品。虽然太赫兹近场成像系统有自带的光学显微镜，但放大倍数在7-200x区间，其中光学倍数在10-70x区间，对系统成像样品微米尺度甚至纳米尺度的选择和定位相当模糊。系统自身携带的光学显微镜由于空间位置的限制，不能进行高放大倍数的目镜替换，很难进行测试样品的快速准确定位。目前对微米尺度样品的定位时采取大范围选择，利用近场系统成像，在成像结果图中进行小范围确定，再次进行近场系统成像，如此重复3-4次才能对样品进行定位，耗时再几十分钟甚至1小时以上，存在样品定位慢的问题。对纳米尺度的样品定位时，由于样品尺寸小，大范围选择更难，重复多次也很难进行定位，耗时更长，不仅样品定位慢，还存在样品定位难的问题。样品的定位慢、定位难已经成为限制太赫兹近场成像系统快速成像的难题，不利于系统的使用和推广。

技术实现思路

1、本
技术实现要素：
是利用外部高精度的光学显微镜的特征图像，对比太赫兹近场成像系统中光学显微镜成像的特征图像，对样品进行位置确定，提供一种太赫兹近场成像系统样品快速定位的方法。

2、为解决太赫兹近场系统中对微米或纳米尺度样品定位难、定位慢，进行快速定位的问题，本发明在太赫兹近场成像系统样品选择前，利用外部高精度的光学显微镜的对样品进行多种精度进行成像，获取样品高精度到低精度多种精度模式下成像图特征值，对比太赫兹近场成像系统中光学显微镜成像图特征，快速选取样品的特征图像，对样品特征图进行识别，在不同精度下的外部光学显微镜选择下确定样品具体位置，在太赫兹近场成像系统进行样品位置快速确定。

3、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

4、在太赫兹近场成像系统对微米或纳米尺度样品成像前，采取外部高精度的光学显微镜下进行多种精度的成像。主要采取光学显微镜的倍数组合，如500x\200x\100x\50x等倍数。考虑到显微镜视场原因，先进行50x成像，逐步放大倍数至500x成像，显微镜的视场逐步变小，在500x的成像下选取待测样品的特征图像，然后缩小倍数50x下进行成像，选取不同放大倍数下待测样品的特征图像。再将样品放置在太赫兹近场成像系统中，利用系统携带的光学显微镜进行观察待测样品，根据待测样品前期不同放大倍数的特征图像，对样品特征图进行识别，调整太赫兹近场成像系统中待测样品的位置，使待测样品放置在探针顶端的下部，这样就完成待测样品位置的快速确定。必要时可再进行太赫兹近场成像系统进行扫描，根据成像结果再微调位置。

5、本发明利用外部高精度的光学显微镜的对样品进行多种精度进行成像，确定样品特征，对比太赫兹近场成像系统中光学显微镜成像图特征，利用特征图像的选取、特征图像的识别、样品的定位三步法保证样品的快速定位。

6、本发明具体提供一种太赫兹近场成像系统样品快速定位方法，包括以下步骤：

7、步骤一、特征图像的选取；在太赫兹近场成像系统对微米或纳米尺度待测样品成像前，采用外部光学显微镜下进行多种精度倍数的成像；将待测样品放置在外部光学显微镜的载物台上，先进行50倍的成像，逐步放大倍数至500倍成像，调整待测样品位置，选取有明显特征的待测样品；在500倍的成像下选取待测样品的特征图像，然后更换成像倍数缩小至50倍下进行成像，得到不同放大倍数下待测样品的特征图像；

8、步骤二、特征图像的识别；将待测样品放置在太赫兹近场成像系统中，利用太赫兹近场成像系统携带的光学显微镜观察待测样品，根据待测样品外部光学显微镜不同放大倍数的特征图像，移动太赫兹近场成像系统的xy轴调整待测样品位置，使具有特征图像的样品在系统携带的光学显微镜中能够观察到，明显识别出具有特征图像的待测样品；

9、步骤三、待测样品的定位；移动太赫兹近场成像系统的xy轴，调整太赫兹近场成像系统中待测样品的位置，使具有特征图像的待测样品放置在探针顶端的下部，完成待测样品位置的快速定位。

10、本发明具有以下有益技术效果：

11、该方法可快速对微米尺度或纳米尺度待测样品进行定位的问题，解决太赫兹近场成像系统纳米级精度待测样品定位慢定位难的难题，定位时间从小时级别缩短至分钟量级。利用外部高精度的光学显微镜，弥补然太赫兹近场成像系统有自带的光学显微镜放大倍数不高，空间位置不足等问题。采取特征图像的选取、特征图像的识别、样品的定位三步法保证样品的快速定位，定位时间从小时级别缩短至分钟量级，本方法具有操作简单、快速的特点。

技术特征：

1.一种太赫兹近场成像系统样品快速定位方法，其特征在于，包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，外部光学显微镜能够放大500倍、200倍、100倍、50倍。

技术总结
一种太赫兹近场成像系统样品快速定位方法，属于太赫兹近场成像领域，主要解决太赫兹近场成像系统使用中对样品定位难、定位慢的问题。采取外部高精度的光学显微镜下高倍数的成像图，利用特征图像的选取、特征图像的识别、样品的定位三步法保证样品的快速定位。解决太赫兹近场成像系统样品快速定位的问题，定位时间从小时级别缩短至分钟量级。本方法具有操作简单、快速的特点。

技术研发人员：张文丙,彭承尧,江凤婷
受保护的技术使用者：合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29