Способ детектирования ближнепольного оптического отклика для сканирующего зондового микроскопа - RU2017128877A

1. Способ детектирования ближнепольного оптического отклика для сканирующего зондового микроскопа, включающий сближение осциллирующего на частоте Ω. зондового датчика (1), с образцом (2), фокусирование на острие (4) зондового датчика (1) оптического излучения с длиной волны λ в диапазоне от 0.4 до 500 мкм источника излучения (5), посредством фокусирующего элемента (6), измерение ближнепольного оптического отклика первым синхронным детектором (11) посредством детектирования сигнала оптического детектора (8) на высшей гармонике осцилляций зондового датчика (1) nΩ, где n - порядок высшей гармоники, с использованием схемы интерферометра Майкельсона, в которой модуль подвижки (13) устанавливает зеркало опорного плеча (14) в заданные положения, отличающийся тем, что используя систему обратной связи (15) изменяют положение зеркала опорного плеча (14) посредством модуля подвижки (13) таким образом, чтобы разница фаз ближнепольного оптического отклика и излучения, отраженного от зеркала опорного плеча (14), поддерживалась постоянной.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на вход системы обратной связи (15) подают сигнал синусоидальной компоненты оптической амплитуды (25), измеренный первым синхронным детектором (11) на частоте nΩ, а выходной сигнал системы обратной связи (15) управляет положением зеркала опорного плеча (14) посредством модуля подвижки (13), компенсируя разницу между сигналом синусоидальной компоненты оптической амплитуды (25) и близким к нулю значением рабочей точки, при этом регистрируется сигнал положения зеркала опорного плеча (14), который умножают на коэффициент пересчета 4π/λ и получают сигнал фазы оптического отклика (28).

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что после получения сигнала фазы оптического отклика (28) зеркало опорного плеча (14) смещают при помощи модуля подвижки (13) на заданную величину, соответствующую сдвигу фазы опорного пучка на детекторе близким к π/2+πk, и в этом положении регистрируется сигнал полной оптической амплитуды (26), измеренный первым синхронным детектором (11) на частоте nΩ, а после этого образец (2) перемещают в новую точку и повторяют описанную выше процедуру в каждой точке сканирования.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при первом сканировании линии по поверхности образца (2) в каждой точке линии регистрируют положение зеркала опорного плеча (14), а затем при повторном сканировании той же линии в каждой точке посредством модуля подвижки (13) обеспечивают сдвиг фазы луча, отраженного от зеркала опорного плеча (14) на величину, близкой к π/2+πk (k - это целое число), относительно зарегистрированного при первом сканировании линии положения зеркала опорного плеча (14) в этой же точке, при этом при повторном сканировании линии первым синхронным детектором (11) регистрируется сигнал полной оптической амплитуды (26) на частоте nΩ, после этого образец (2) перемещают на следующую линию и повторяют описанную выше процедуру для каждой следующей линии сканирования.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с частотой f модулируют сигнал, управляющий положением зеркала опорного плеча (14) посредством модуля подвижки (13), и на вход системе обратной связи подают сигнал синусоидальной компонентой (27) измеренный вторым синхронным детектором (18) на частоте f, при этом на вход второму синхронному детектору (18) подают сигнал синусоидальной компоненты оптической амплитуды (25), измеренный первым синхронным детектором (11) на частоте nΩ, и выходной сигнал системы обратной связи изменяет положение зеркала опорного плеча (14) посредством модуля подвижки (13), компенсируя разницу между сигналом синусоидальной компоненты (27), измеренный вторым синхронным детектором (18) на частоте f, и близким к нулю значением рабочей точки, при этом в процессе сканирования регистрируется сигнал полной оптической амплитуды (26) и положение зеркала опорного плеча (14), которое умножают на коэффициент пересчета 4π/λ и получают сигнал фазы оптического отклика (28).

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в заданном диапазоне изменяют длину волны λ источника излучения (5) и строят зависимость сигнала полной оптической амплитуды (26) от длины волны λ источника излучения (5), при этом в результате получают спектральную зависимость амплитуды ближнепольного оптического отклика от длины волны λ.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что положение зеркала опорного плеча (14) регистрируют посредством датчиков линейного смещения (19).

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что угол зеркала опорного плеча (14) поддерживают постоянным при перемещении посредством модуля подвижки (13) с помощью системы обратной связи (15), на вход которой подаются значения датчиков углового смещения (20), а выходной сигнал управляет углом модуля подвижки (13), компенсируя угловые отклонения при перемещениях.