гуна, або вручну.
Скануючє змінне підставу служить для установки досліджуваного зразка, вимірювальної головки і об'єктиву інвертованого мікроскопа.
Лазерний модуль призначений для введення лазерного випромінювання в оптичне волокно. Використовується твердотільний лазер з довжиною хвилі 488 нм.
СБОМ вимірювальна головка призначена для вимірювання рельєфу поверхні зразка і його приповерхневих оптичних характеристик, при цьому в процесі вимірювань можуть реєструватися амплітуда і фаза коливань зонда.
Основний елемент будь-якого бліжнепольного мікроскопа - оптичний зонд - оптоволоконний зондський датчик, що представляє собою аксіально-симетричний оптичний хвилевід з матеріалів з відмінними показниками заломлення (Мал. 30).
Рис. 30. Схематичне зображення будови оптичного волокна
Оптичне волокно складається з серцевини (core) і оболонки (cladding). Зовні волокно покривається захисним шаром. Серцевина і оболонка виготовляються, як правило, з особливого кварцового скла. При цьому скло, яке використовується для оболонки, має менший показник заломлення, ніж скло для серцевини. (На практиці показник заломлення скла регулюється із допомогу легуючих добавок, так що коефіцієнти заломлення серцевини і оболонки розрізняються на величини порядка1%). Така система, внаслідок явища повного внутрішнього відбиття, дозволяє локалізувати оптичне випромінювання в області серцевини і практично без втрат транспортувати його на великі відстані.
Датчик (Мал. 31) складається з наступних основних частин: кварцового резонатора 1, приклеєного до нього одномодового оптичного волокна 2 і текстолітового підстави з контактними майданчиками 3. Кінець оптичного волокна, який кріпиться до кварцові резонатори клейовим з'єднанням, загострений до утворення вістря з радіусом закруглення порядку 50-100 нм. На цей кінець напилюв шар металу таким чином, щоб на вістрі залишився чисту ділянку з апертурою діаметром 50-100 нм. Датчиком, використовуваним для контролю відстані між зондом і зразком, є U-подібний (камертоном типу) кварцовий резонатор, до одного з плечей якого приклеєний загострений кінець оптичного волокна таким чином, що він виступає на 0.5-1.0 мм. Саме між цим загостреним кінцем і досліджуваної поверхнею здійснюється силова взаємодія. Сигнал, що виробляється кварцовим резонатором, знімається через контактні площадки.
Конструкція такого зонда дозволяє локалізувати електромагнітне поле в області простору з розмірами менше довжини хвилі використовуваного випромінювання.
На сьогоднішній день існує декілька схем реалізації бліжнепольного оптичного мікроскопа. Найбільш широке застосування знайшли СБОМ з зондами на основі оптичного волокна, такі зонди виготовляються таким чином. Очищений від захисного шару кінець оптичного волокна занурюється в розчин, що складається з двох змішуються рідин - суміші HF, NH4F, H2O, яка є травителем для кварцу, і рідини з меншою щільністю, наприклад, толуолу. Толуол розташовується поверх травителя і служить для формування меніска змочування на кордоні толуол - травитель - волокно (Мал. 32 а). У міру травлення товщина волокна зменшується, що призводить до зменшення висоти меніска. У результаті в процесі травлення на кінці волокна відбувається формування конусоподібного вістря (Мал. 32 б) з характерними розмірами менше 100 нм. Потім кінчик зонда покривається тонким шаром металу. Покриття наноситься за допомогою вакуумного напилення під кутом близько 30? до осі волокна, так що на кінчику вістря в області тіні залишається запилений ділянку малої апертури, який і є бліжнепольним джерелом випромінювання. Оптимальний кут при вершині зондів становить порядка20?.
Рис. 32. Виготовлення СБОМ зондів на основі оптичного волокна: (а) -Хімічні травлення волокна; (б) - вид кінчика волокна після травлення; (в) - напилювання тонкої плівки металу
Розглянемо СБОМ на прикладі Інтегра Соларис. Оптоволоконний зондський датчик встановлюється на сканері, розташованому всередині вимірювальної головки. У місце кріплення зондового датчика на сканері розташовується пьезодрайвер, коливний на резонансній частоті системи зонд - кварцовий резонатор - тримач зонда. З контактів кварцового резонатора знімається сигнал, пропорційний амплітуді коливань. При наближенні зонда до поверхні зразка резонансна частота системи змінюється за рахунок атомарного взаємодії (поперечно-силова мікроскопія) кінчика зонда з поверхнею. Відбувається різке падіння амплітуди, зміна фази коливань кварцового резонатора. Відповідно, змінюється величина змінюваного з нього сигналу. Ці зміни відслідковуються синхронним детектором, що входять в систему зворотного зв'язку, яка управляє переміщеннями п'езотрубкі сканера по осі Z. Таким чином, система зворотного зв'язку система зворотного зв'язку підтримує величину взаємодії між зондом і поверхнею зразка під час сканування. Величина взаємодії побічно задається параметром ...
