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jax超快光聲顯微成像系統(tǒng)

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北京培科創(chuàng)新技術(shù)有限公司

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產(chǎn)品簡(jiǎn)介

聲波(超聲波)已經(jīng)作為一種常見無損檢測(cè)手段，在工業(yè)或醫(yī)療領(lǐng)域的宏觀范圍內(nèi)的測(cè)試得到廣泛應(yīng)用。另一方面，我們每天使用的電子器件裝置越來越集成和復(fù)雜，尺寸越來越小。傳統(tǒng)的表征測(cè)試手段越來越具有局限性，在納米尺度范圍內(nèi)需要新的測(cè)量裝置進(jìn)行材料的表征測(cè)試

詳細(xì)介紹

簡(jiǎn)介︰

JAX采用一代的泵浦探測(cè)pump-probe技術(shù)即異步光學(xué)采樣技術(shù)（ASynchronous OPtical Sampling Imagery System，ASOPS). 此技術(shù)源于光學(xué)外差法采樣技術(shù)，是波爾多大學(xué)和法國(guó)CNRS共同合作開發(fā)的技術(shù)，Neta的產(chǎn)品來源于此項(xiàng)技術(shù)。這種的可在在納米尺度上表征材料，而不接觸破壞樣品。Neta使用這項(xiàng)技術(shù)，采用的工業(yè)設(shè)計(jì)，具有的性能，高可靠性和可維護(hù)性。我們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了專業(yè)的工業(yè)化設(shè)計(jì)，使得Neta成為一種易于使用和即插即用的產(chǎn)品，可以像普通顯微鏡一樣，非專業(yè)人士即可操作。

產(chǎn)品概述和特點(diǎn)

市場(chǎng)上即時(shí)可用ASOPS 系統(tǒng)
一鍵采集測(cè)量；

具有Mapping成像能力；

非破壞/無接觸探測(cè)

高分辨率和高精度
基于新一代脈沖光纖激光器

　　JAX 系統(tǒng)采用單路或雙路的泵浦/探測(cè)模式的飛秒激光器，重復(fù)頻域在數(shù)百兆赫茲（如下圖）。它被稱為外差法技術(shù)，具有高穩(wěn)定性和高精度等優(yōu)點(diǎn)，允許用戶一鍵采集一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的所有參數(shù)，比傳統(tǒng)技術(shù)快10 000到100 000倍。頻移允許通過一個(gè)雙光源即時(shí)掃描并在數(shù)個(gè)毫秒內(nèi)獲得樣品信息，探測(cè)時(shí)間分辨率小于1ps，這就是異步光學(xué)采樣技術(shù)。一旦樣品上單點(diǎn)精確測(cè)量結(jié)束，用戶可以移動(dòng)樣品并開始掃描整個(gè)表面，以便創(chuàng)建所研究參數(shù)的Mapping成像。

圖1ASOPS 測(cè)量示意圖

　　JAX-M1進(jìn)行皮秒聲波的產(chǎn)生和檢測(cè)

　　JAX-M1一般使用反射模式，基于正置結(jié)構(gòu)，近紅外激勵(lì)pump模式。在這種模式下，由近紅外飛秒激光正面輻照樣品上表面，樣品內(nèi)產(chǎn)生超聲波，并用另外一束飛秒激光進(jìn)行聲波檢測(cè)。在圖2的示例中，樣品是硅襯底上的250納米的鎢薄膜。被激發(fā)的聲波穿透鎢薄膜，當(dāng)?shù)竭_(dá)鎢和硅的界面時(shí)，部分聲波被反射回到表面，并被探測(cè)激光作為回聲檢測(cè)到。聲波再次被鎢和空氣界面反射，并在結(jié)構(gòu)層中傳輸，這樣產(chǎn)生多次的回聲信號(hào)。

　　自動(dòng)信號(hào)處理

　　特定開發(fā)的程序用來提取回聲信號(hào)之間的飛行時(shí)間F和衰減a；從內(nèi)部接觸界面或其它亞表面非均勻聲學(xué)區(qū)域返回到表面的應(yīng)變脈沖被檢測(cè)為一系列回波信號(hào)。例如，通過薄膜來回傳播的應(yīng)變脈沖產(chǎn)生一系列衰減的回波，從中可以得到一個(gè)超聲波衰減或超聲波色散的回波，通過這些信號(hào)特征進(jìn)而得到薄膜厚度。固體表面附近的折射率和消光系數(shù)受到返回的應(yīng)變脈沖的擾動(dòng)，從而導(dǎo)致光學(xué)反射率或透射的變化（探測(cè)光的光學(xué)吸收深度內(nèi)）。測(cè)量的時(shí)間回波形狀是由探測(cè)光吸收譜形狀和應(yīng)變脈沖空間輪廓的空間積分決定的。

　　物理屬性提取及成像

　　通過回波之間飛行的時(shí)間可以推斷出鎢的厚度，而回聲的衰減等信息告訴我們涂層黏附的質(zhì)量。ASOPS快速測(cè)試能力使得在合理的測(cè)試時(shí)間內(nèi)對(duì)器件的成像測(cè)試如今成為可能，ASOPS技術(shù)代替了傳統(tǒng)泵浦探測(cè)中的分散多點(diǎn)測(cè)試和估算。圖4這里的案例，是以50微米的空間分辨率進(jìn)行了1000個(gè)點(diǎn)的測(cè)試。

　圖 4左側(cè)：鎢層的薄膜厚度（納米）；右側(cè)：黏附質(zhì)量

NETA JAX應(yīng)用：

　　納米薄膜和納米器件的無損檢測(cè)

　　大量工業(yè)領(lǐng)域采用無損檢測(cè)的手段進(jìn)行產(chǎn)品品質(zhì)鑒定，我們的產(chǎn)品特別適合樣品微納結(jié)構(gòu)的無損、非接觸式測(cè)量，獲得微納樣品的結(jié)構(gòu)性能信息。這些檢測(cè)對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)，光學(xué)制造或是專業(yè)涂層生產(chǎn)等領(lǐng)域是的過程，很大程度上影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。例如對(duì)于兩層金屬薄膜樣品的膜厚度測(cè)量或者黏附質(zhì)量檢測(cè)，我們的產(chǎn)品能夠快速，精確的獲得缺陷的詳細(xì)信息；快速Mapping成像獲得缺陷的定量信息，能夠幫助進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量控制。

　　生物（切片）成像

　　生物切片成像表征很容易理解，簡(jiǎn)而言之，我們能夠在納米尺度范圍內(nèi)，對(duì)于細(xì)胞進(jìn)行超聲波成像。這種應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的多參數(shù)物理量非接觸成像技術(shù)有助于提高細(xì)胞結(jié)構(gòu)學(xué)的認(rèn)知，在生物多樣性過程中以及在退化性疾病或癌癥的研究中起著至關(guān)重要的作用。Neta 技術(shù)創(chuàng)新，為這一領(lǐng)域的研究提供了無限可能性。

　　材料領(lǐng)域

　　時(shí)間分辨光譜學(xué)是研究超快瞬態(tài)現(xiàn)象、材料間的相移和薄膜應(yīng)力松弛的各種相關(guān)技術(shù)。在實(shí)現(xiàn)納米熱學(xué)或皮秒聲學(xué)研究方法中，我們的產(chǎn)品在納米尺度上對(duì)這種現(xiàn)象的成像提供了可能性。這些現(xiàn)象的研究對(duì)更好地理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及如何改進(jìn)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)起著重要的作用。

技術(shù)參數(shù)
JAX詳細(xì)規(guī)格和性能

主系統(tǒng)規(guī)格

JAX	單波長(zhǎng)	雙波長(zhǎng)
光譜范圍	UV / VIS / IR	UV & VIS / VIS & IR
橫向空間分辨率	250 nm
時(shí)間分辨率	250 fs
時(shí)間測(cè)量窗口	23 ns
采樣點(diǎn)激光功率	500 mW
激光重復(fù)率	44 MHz
掃描時(shí)長(zhǎng)	2 ms per acquisition
重復(fù)率偏移調(diào)諧	0.1 ms per acquisition
成像尺寸	50 x 50 mm² 或定制到450 mm 半徑

	HEAD	ONTROLLER
尺寸	852 x 774 x 630 mm	20U單機(jī)架
重量	80 kg	90 kg
配置	up to 24
預(yù)熱時(shí)間和校準(zhǔn)時(shí)間	少于5 分鐘

樣品臺(tái)規(guī)格

類型	數(shù)值
尺寸	150 x 100mm
機(jī)械接口	M6 ， 25 x 25mm
載物臺(tái)
行程	25 x 25 mm	40x50 mm
速度	1 mm/s	5 mm/s
最小步進(jìn)精度	低于50 nm	低于100 nm

JAX 最多提供 24 個(gè)不同的配置:
2 可能的波長(zhǎng)在雙波長(zhǎng)系統(tǒng)中,
4 top/bottom 配置的泵浦和探針激光器 (top/top, top/bottom, bottom/top, bottom/bottom)
3 研究方法：泵浦和探針探測(cè)同一點(diǎn)，探針掃描小的泵浦激光器周圍區(qū)域或者透射模式

成像配置

　　用戶可以在軟件內(nèi)的屏幕上直接顯示樣品的實(shí)時(shí)顯微光學(xué)視圖。相機(jī)可在標(biāo)準(zhǔn)的俯視圖內(nèi)觀察研究區(qū)域，并幫助粗對(duì)準(zhǔn)的泵浦激光器探測(cè)光束。樣品架配備有6位物鏡轉(zhuǎn)輪，以便預(yù)先安裝多達(dá)6種不同的顯微鏡物鏡頭，而無需進(jìn)一步校準(zhǔn)。