超快光聲顯微成像系統

聲波(超聲波)已經(jīng)作為一種常見(jiàn)無(wú)損檢測手段，在工業(yè)或醫療領(lǐng)域的宏觀(guān)范圍內的測試得到廣泛應用。另一方面，我們每天使用的電子器件裝置越來(lái)越集成和復雜，尺寸越來(lái)越小。傳統的表征測試手段越來(lái)越具有局限性，在納米尺度范圍內需要新的測量裝置進(jìn)行材料的表征測試；

JAX超快光聲顯微成像系統采用新一代的泵浦探測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CNRS共同合作開(kāi)發(fā)的技術(shù)，Neta的產(chǎn)品來(lái)源于此項技術(shù)。這種授權的新技術(shù)可在在納米尺度上表征材料，而不接觸破壞樣品。Neta使用這項技術(shù)，采用新的工業(yè)設計，具有先進(jìn)的性能，高可靠性和可維護性。我們的研發(fā)團隊進(jìn)行了專(zhuān)業(yè)的工業(yè)化設計，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(zhuān)業(yè)人士即可操作。

l  即時(shí)可用ASOPS 系統

l  一鍵采集測量；

l  具有Mapping成像能力；

l  非破壞/無(wú)接觸探測

l  高分辨率和高精度

l  基于新一代脈沖光纖激光器

JAX超快光聲顯微成像系統采用單路或雙路的泵浦/探測模式的飛秒激光器，重復頻域在數百兆赫茲（如下圖）。它被稱(chēng)為外差法技術(shù)，具有高穩定性和高精度等優(yōu)點(diǎn)，允許用戶(hù)一鍵采集一個(gè)測量點(diǎn)的所有參數，比傳統技術(shù)快10 000到100 000倍。頻移允許通過(guò)一個(gè)雙光源即時(shí)掃描并在數個(gè)毫秒內獲得樣品信息，探測時(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)測量結束，用戶(hù)可以移動(dòng)樣品并開(kāi)始掃描整個(gè)表面，以便創(chuàng )建所研究參數的Mapping成像。

圖1ASOPS 測量示意圖

JAX-進(jìn)行皮秒聲波的產(chǎn)生和檢

JAX-一般使用反射模式，基于正置結構，近紅外激勵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，樣品內產(chǎn)生超聲波，并用另外一束飛秒激光進(jìn)行聲波檢測。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，當到達鎢和硅的界面時(shí)，部分聲波被反射回到表面，并被探測激光作為回聲檢測到。聲波再次被鎢和空氣界面反射，并在結構層中傳輸，這樣產(chǎn)生多次的回聲信號。

圖2鎢涂層厚度測量

自動(dòng)信號處理

特定開(kāi)發(fā)的程序用來(lái)提取回聲信號之間的飛行

時(shí)間F和衰減a；從內部接觸界面或其它亞表面非均勻聲學(xué)區域返回到表面的應變脈沖被檢測為一系列回波信號。例如，通過(guò)薄膜來(lái)回傳播的應變脈沖產(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(guò)這些信號特征進(jìn)而得到薄膜厚度。固體表面附近的折射率和消光系數受到返回的應變脈沖的擾動(dòng)， 從而導致光學(xué)反射率或透射的變化（探測光的光學(xué)吸收深度內）。測量的時(shí)間回波形狀是由探測光吸收譜形狀和應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(guò)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快速測試能力使得在合理的測試時(shí)間內對器件的成像測試如今成為可能，ASOPS技術(shù)代替了傳統泵浦探測中的分散多點(diǎn)測試和估算。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)的測試。

圖3左側：鎢層的薄膜厚度（納米）；右側：黏附質(zhì)量