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jax超快光声显微成像系统

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简介︰

  声波(超声波)已经作为一种常见无损检测手段,在工业或医疗领域的宏观范围内的测试得到广泛应用。另一方面,我们每天使用的电子器件装置越来越集成和复杂,尺寸越来越小。传统的表征测试手段越来越具有局限性,在纳米尺度范围内需要新的测量装置进行材料的表征测试;

JAX采用最新一代的泵浦探测pump-probe技术即异步光学采样技术(ASynchronous OPtical Sampling Imagery System,ASOPS). 此技术源于光学外差法采样技术,是波尔多大学和法国CNRS共同合作开发的技术,Neta的产品来源于此项技术。这种专利授权的最新技术可在在纳米尺度上表征材料,而不接触破坏样品。Neta使用这项技术,采用最新的工业设计,具有一流的性能,高可靠性和可维护性。我们的研发团队进行了专业的工业化设计,使得Neta成为一种易于使用和即插即用的产品,可以像普通显微镜一样,非专业人士即可操作。

产品概述和特点


市场上唯一即时可用ASOPS 系统
一键采集测量;

   具有Mapping成像能力;

   非破坏/无接触探测

   高分辨率和高精度
         基于新一代脉冲光纤激光器

  JAX 系统采用单路或双路的泵浦/探测模式的飞秒激光器,重复频域在数百兆赫兹(如下图)。它被称为外差法技术,具有高稳定性和高精度等优点,允许用户一键采集一个测量点的所有参数,比传统技术快10 000100 000倍。频移允许通过一个双光源即时扫描并在数个毫秒内获得样品信息,探测时间分辨率小于1ps,这就是异步光学采样技术。一旦样品上单点精确测量结束,用户可以移动样品并开始扫描整个表面,以便创建所研究参数的Mapping成像。

  

  

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                                           1ASOPS 测量示意图

  JAX-M1进行皮秒声波的产生和检测

  JAX-M1一般使用反射模式,基于正置结构,近红外激励pump模式。在这种模式下,由近红外飞秒激光正面辐照样品上表面,样品内产生超声波,并用另外一束飞秒激光进行声波检测。在图2的示例中,样品是硅衬底上的250纳米的钨薄膜。被激发的声波穿透钨薄膜,当到达钨和硅的界面时,部分声波被反射回到表面,并被探测激光作为回声检测到。声波再次被钨和空气界面反射,并在结构层中传输,这样产生多次的回声信号。

  自动信号处理

  特定开发的程序用来提取回声信号之间的飞行时间F和衰减a;从内部接触界面或其它亚表面非均匀声学区域返回到表面的应变脉冲被检测为一系列回波信号。例如,通过薄膜来回传播的应变脉冲产生一系列衰减的回波,从中可以得到一个超声波衰减或超声波色散的回波,通过这些信号特征进而得到薄膜厚度。固体表面附近的折射率和消光系数受到返回的应变脉冲的扰动,从而导致光学反射率或透射的变化(探测光的光学吸收深度内)。测量的时间回波形状是由探测光吸收谱形状和应变脉冲空间轮廓的空间积分决定的。

  物理属性提取及成像

  通过回波之间飞行的时间可以推断出钨的厚度,而回声的衰减等信息告诉我们涂层黏附的质量。ASOPS快速测试能力使得在合理的测试时间内对器件的成像测试如今成为可能,ASOPS技术代替了传统泵浦探测中的分散多点测试和估算。图4这里的案例,是以50微米的空间分辨率进行了1000个点的测试。

  

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 图 4左侧:钨层的薄膜厚度(纳米);右侧:黏附质量


  NETA JAX应用:

  纳米薄膜和纳米器件的无损检测

  大量工业领域采用无损检测的手段进行产品品质鉴定,我们的产品特别适合样品微纳结构的无损、非接触式测量,获得微纳样品的结构性能信息。这些检测对于半导体行业,光学制造或是专业涂层生产等领域是必不可少的过程,很大程度上影响产品的产量和品质。例如对于两层金属薄膜样品的膜厚度测量或者黏附质量检测,我们的产品能够快速,精确的获得缺陷的详细信息;快速Mapping成像获得缺陷的定量信息,能够帮助进行产品质量控制。

  生物(切片)成像

  生物切片成像表征很容易理解,简而言之,我们能够在纳米尺度范围内,对于细胞进行超声波成像。这种应用于生物医学的多参数物理量非接触成像技术有助于提高细胞结构学的认知,在生物多样性过程中以及在退化性疾病或癌症的研究中起着至关重要的作用。Neta 技术创新,为这一领域的研究提供了无限可能性。

  材料领域

  时间分辨光谱学是研究超快瞬态现象、材料间的相移和薄膜应力松弛的各种相关技术。在实现纳米热学或皮秒声学研究方法中,我们的产品在纳米尺度上对这种现象的成像提供了可能性。这些现象的研究对更好地理解物质的结构以及如何改进物质的结构起着重要的作用。
 

技术参数
JAX详细规格和性能

主系统规格

  JAX

  单波长

  双波长

  光谱范围

  UV / VIS / IR

  UV & VIS / VIS & IR

  横向空间分辨率

  250 nm

 

  时间分辨率

  250 fs

 

  时间测量窗口

  23 ns

 

  采样点激光功率

  500 mW

 

  激光重复率

  44 MHz

 

  扫描时长

  2 ms per acquisition

 

  重复率偏移调谐

  0.1 ms per acquisition

 

  成像最大尺寸

  最大 50 x 50 mm² 或定制到450 mm 半径

 

 

 

 HEAD

    ONTROLLER

尺寸

852 x 774 x 630 mm

20U单机架

重量

80 kg

90 kg

配置

up to 24

 

预热时间和校准时间

少于5 分钟

 

样品台规格

类型

数值

尺寸

150 x 100mm

机械接口

M6 25 x 25mm

载物台

 

行程

25 x 25 mm

40x50 mm

最大速度

1 mm/s

5 mm/s

最小步进精度

低于50 nm

低于100 nm

 

JAX 最多提供 24 个不同的配置:
2 可能的波长在双波长系统中,
4 top/bottom 配置的泵浦和探针激光器 (top/top, top/bottom, bottom/top, bottom/bottom)
3 研究方法:泵浦和探针探测同一点,探针扫描小的泵浦激光器周围区域或者透射模式

成像配置

  用户可以在软件内的屏幕上直接显示样品的实时显微光学视图。相机可在标准的俯视图内观察研究区域,并帮助粗对准的泵浦激光器探测光束。样品架配备有6位物镜转轮,以便预先安装多达6种不同的显微镜物镜头,而无需进一步校准。