[实用新型]一种基于抽运探测热反射技术的热导率扫描系统

说明书

技术领域

本实用新型属于热导率测试技术领域，主要涉及超短激光脉冲抽运探测技术，尤其涉及一种基于抽运探测热反射技术的热导率扫描系统。

背景技术

微纳结构材料已广泛地运用于微电子、光电子等领域，而这些微器件在工作时将产生极高的热流密度，热堆积将直接影响到此类器件的工作效率以及可靠性。解决上述微器件散热问题极为迫切，这需要对组成上述微器件的微纳结构材料的热输运性质进行准确表征，以便揭示其热输运机理。在研究超快热力学过程，常常需要借助超短脉冲激光抽运探测技术。在传统的超短激光脉冲抽运探测系统中，只能测量样品表面独立位置的热导率，而不能得到样品表面指定范围内热导率分布，这导致传统的测量系统无法满足微电子、光电子等领域对大量具有微观结构样品表面指定范围内热导率分布的需求。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本实用新型提供了一种基于抽运探测热反射技术的热导率扫描系统。

(二)技术方案

根据本实用新型的一个方面，提供了一种基于抽运探测热反射技术的热导率扫描系统：脉冲激光器发出的激光经过第一1/2波片后由第一偏振分光棱镜分为两束，分别为激光束一和激光束二；激光束一平行通过第一偏振分光棱镜继续传输，依次经过激光倍频模块、短波通滤光片、激光调制器、短波反射镜后到达冷光镜，其中激光调制器与信号发生器连接；激光束二依次经过长波反射镜、直角反射镜、第二1/2波片、第二偏振分光棱镜、1/4波片后到达冷光镜；激光束一与激光束二汇合后经过物镜到达样品固定架，其中样品固定架固定于三维电动移动台上，三维电动移动台与伺服电机控制器连接，伺服电机控制器与计算机连接；激光束二经过样品反射后依次通过物镜、冷光镜、1/4波片、第二偏振分光棱镜后由凸透镜聚焦至光电探测器，光电探测器与锁相放大器连接，锁相放大器与计算机连接。

优选地，所述三维电动移动台的行程范围大于样品所需扫描的范围，三维电动移动台的移动精度不大于样品所需扫描的分辨率。

优选地，所述直角反射镜固定于线性移动台上，所述线性移动台与计算机连接。

优选地，所述激光调制器为电光调制器、声光调制器或斩波器光强调制设备。

优选地，所述热导率扫描系统的空间分辨率优于1微米。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本实用新型至少具有以下有益效果其中之一：

(1)将样品固定在三维电动移动台上，通过控制三维电动移动台在垂直于激光束入射方向的两个维度内上下左右移动，实现样品表面指定范围内任意点热导率测量；

(2)在每次抽运探测测量前，通过控制三维电动移动台在激光束入射平行方向前后移动，实现全自动精确控制样品位于物镜的焦平面位置；

(3)通过在每次抽运探测测量前控制样品位于物镜的焦平面位置，实现了样品表面指定范围内热导率分布的精密测量。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

【主要元件】

1、脉冲激光器；2、第一1/2波片；3、第一偏振分光棱镜；4、激光倍频模块；5、短波通滤光片；6、激光调制器；7、信号发生器；8、短波反射镜；9、冷光镜；10、物镜；11、线性移动台；12、直角反射镜；13、长波反射镜；14、第二1/2波片；15、第二偏振分光棱镜；16、凸透镜； 17、光电探测器；18、1/4波片；19、锁相放大器；20、计算机；21、伺服电机控制器；22、样品固定架；23、三维电动移动台。

具体实施方式

本实用新型提供的基于抽运探测热反射技术的热导率扫描系统的技术思路是：计算机控制三维电动移动台在垂直于激光束入射方向的两个维度内上下左右移动，每改变一次位置，记录当前位置信息并进行一次抽运探测测量，锁相放大器实时采集光电探测器输出的抽运探测信号，计算机实时获取锁相放大器输出信号，计算机提取锁相放大器输出信号的幅值信号分量，同时控制三维电动移动台在激光束入射平行方向前后移动，在幅值信号分量最大时停止，该过程在每次抽运探测测量前进行。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。