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锥透镜和它产生的各种环形光束应用锥透镜与贝塞尔光束与非球面透镜相比,锥透镜的形状类似于圆锥体。由于锥透镜的锥形形状,可以产生所谓的贝塞尔光束,即环形光束轮廓。环形光束的直径取决于轴心角,并随着轴心角和像平面之间距离的增加而减小。环形光束的宽度保持不变。(1)锥透镜产生贝塞尔光束(2)环形宽度和锥角的对应关系利用锥透镜产生(非衍射)贝塞尔光束,这主要由轴锥的锥角 (α) 决定。因此,在许多应用中,有两个区域值得关注:第1,强度分布几乎恒定的长区域(a)和其次是强度分布呈环形的区域(d)。长度(a)取决于入射光束的轴心角(α)和直径(ØEP),而贝塞尔光束的宽度仅受轴心角的影响(图 2)。图 1 ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(二十五)- 全波段沉积过程的准在位测试分析-介电常数介电常数(、)图4-7(a,c)是不同沉积时间介电常数实部e1随波长变化图,与折射率n的趋势相似。随着时间的变化,值发生变化。当沉积时间为180s的时候,在500-800nm长波范围,其值从衬底的-20增加到-0.5,这也意味着新的物质沉积,导致衬底的信息减少。在沉积时间增加到360s和540s时,整体上值比180s减小了3左右,在350nm附近出现一个较明显的波包,同时在550nm附近出现一个波包。当沉积时间增加到720s之后,的值恢复到沉积180s附近,但是在500-800nm波段稍小,且在500nm附 ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(二十四)- 全波段沉积过程的准在位测试分析-不同时间所测试的光学常数不同时间所测试的光学常数(n,k)从图4-6(a,c)中看,随着时间的变化,光学常数n值发生变化。当沉积时间为180s的时候,在500-800nm的长波范围,其值从衬底(0s)时接近0增加到1.3,这也意味着新的物质增加,导致衬底的信息减少。在沉积时间增加到360s时,在410nm附近处现一个较明显的波包,同时在500-800nm区域出现一个波包,大约在700nm附近。当沉积时间增加到540s之后,n的值恢复到沉积180s附近。可以看出随着沉积的变化,沉积的CU2O导致n值在360s的时候有 ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(二十三)- 全波段沉积过程的准在位测试分析-不同沉积时间所对应的椭偏参数1、不同沉积时间所对应的椭偏参数Psi、Delta、R图4-5是得到的不同沉积时间椭偏参数Psi和Delta及反射率R随着波长的变化,对比0s的图线,Psi、Delta、α及R值在整体上都是减小的,整体趋势较相似,但存在峰位的增加及峰位的移动。从图4-5(a、e)来看,与0s相比,不同沉积时间Psi值随波长的变化趋势的大致相同。不同沉积时间的Psi值在300nm到500nm波段变化较小,相较于0s时在330nm处出现峰位。沉积时间为180s时,波长在500-800nm的长波范围,其值从衬 ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(二十二)- 沉积前装置的椭偏数据1形貌分析图4-2(a)是准在位监测后沉积1080s时测试得到的SEM图,在1μm放大倍数下看到沉积的薄膜颗粒大小不等(~10-103nm),形态上为不规则的块状。实验组前期用三电极体系(Au/Si工作电极,Pt网对电极,Ag/AgCl参比电极)恒压法(-0.05V)常温下(T=20℃)沉积30分钟得到的结果如图4-2(b)所示。与恒压沉积相比,沉积薄膜粒径不均匀性更强。图4-2CU20薄膜的SEM图:(a)沉积1080s(b)实验组前期恒压常温沉积2不同沉积时间椭偏数据的分析对沉积时间为180s、360s、540s、720s ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(二十一)- 不同沉积条件CU20制备CU20作为一种半导体材料,实验组前期对其进行了系统的研究。其中电化学沉积CU20薄膜对沉积条件如沉积电压、沉积温度和溶液pH值等十分敏感,且不同条件下沉积得到的CU20薄膜的催化性质有差异。对CU20薄膜沉积进行在位监控即可以承接前期研究,又可以作为在位沉积案例实现本研究系统搭建,所以此次研究以CU20薄膜沉积为表征对象。本文主要是应用所设计的电解池进行薄膜的沉积并实现椭偏仪的在位监测和对所得到的数据进行拟合分析,构建出简单可行的椭偏仪在位表征体系。首先,进行了不同电流的恒压沉积且对成分进行了分析,确定了后续实验的沉积电 ...
Moku 时间间隔与频率分析仪介绍及典型应用案例演示时间间隔与频率分析仪是Moku设备上集成的第14个仪器功能,具备了时间间隔分析仪、事件计数器和频率分析仪等多种测量功能。其时间测量精度达到皮秒级(优于20ps RMS)及亚皮秒的数字分辨率且存在无死区时间。广泛应用于量子光学、航空航天、生物成像及等需要精确时间测量领域的应用。时间间隔与频率分析仪如何捕捉事件、间隔和测量值Moku基于FPGA 技术结合高速的 ADC/DAC 的硬件平台开发时间间隔与频率分析仪,zui高测量频率到150MHz,可以用于精确测量事件之间的时间间隔。这些事件通常是时变电压信号或脉冲,当输入电压达到给定阈值时,仪器就开 ...
用单个锥形光纤植入物进行深度分辨光纤光度测定(转译自文献Depth-resolved fiber photometry with a single tapered optical fiber implant)活体荧光检测可用于记录和研究自由运动动物脑深部遗传定义的神经群的功能信号。例如,纤维光度法通过监测特定细胞类型神经活动时荧光随时间变化来实现。这些方法推动了基于光子学和光电子平台技术以及使用多路复用技术记录多个亚种群活动方法的发展。通常情况下,光纤测量方案依赖于扁平切割光纤进行刺激和收集荧光2-9,11 - 19。然而,由于组织散射和吸收效应,扁平切割光纤的可访问记录深度仅限于光纤尖端附近 ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(二十)- 长方形流动微腔3.3.2长方形流动微腔为了解决溶液微圆形腔体溶液注入困难、溶液少及反应产生气泡的问题,进一步对腔体进行改进,得到微流腔体。图3-18是微流腔体制作过程示意图,首先准备好ITO、EVA胶膜、特氟龙细管、Au/Si,把EVA胶膜切成内为25px×62.5px,外为37.5px×75px的长方形,然后从上到下依次把ITO、EVA胶膜/特氟龙细管、Au/Si叠好置于加热平台,在150℃下加热,使得EVA软化粘合池体,zui后冷却得到成品。该池体工作电极即为Au/Si基底,上端的ITO即为对电极,溶液的进出由两边的特氟龙细管实现,通常制作完成 ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(十九)- 圆形微流腔体3.3微流腔体由于半弧形电解池存在的不足,所以进行了池体的改进,得到圆形微腔体以及进一步改进的流动长方形微腔体。它们都有易于拆卸更换电极、操作简单等优点。3.3.1圆形微腔图3-16是圆形微腔制作完成的实物图以及在椭偏仪测试中的放置示意图。该池体主要由基底即工作电极Au/Si、橡胶圈和上面的打孔ITO即对电极组成,他们由上下亚克力板即四角的螺丝固定压紧。其中上面的亚克力板去掉了一块留出观察窗口,减小光在传播过程中的损耗。ITO上打孔用于溶液的注入。电极的连接由铜胶带实现。图3-16(a)实物图;(b)椭偏仪测试中的放置图用该电解池进行了 ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(十八)- Pb薄膜沉积实验3.2.6.3Pb薄膜沉积实验通过前面实验与分析知溶液及溶液浓度对椭偏仪基底测试影响可忽略,故用该电解池进行了Pb的沉积实验。采用三电极体系(工作电极:Au/Si;对电极:Pt丝;参比电极:Ag/AgCl)。溶液为1M的醋酸钠及1M的醋酸钠与5mM或10mM的醋酸铅。为探究沉积条件,需对工作电极进行CV扫描,扫描速率为5mV/s,扫描电势窗口为-1.2V—0.5V,从开路电压(OCP)开始负向扫描。通过恒压电沉积得到Pb薄膜同时进行400nm到800nm波段的椭偏监测。实验中电极的放置如图3-10所示,Au/Si电极为工作电极置于观 ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(十七)- 系统误差与醋酸铅实验3.2.6实验测试与分析3.2.6.1系统误差实验为了进一步分析该池体的实验可行性,用去离子水、1M醋酸钠和15mM、20mM的醋酸铅作为溶液,Au/Si为基底,在电解池中进行多次椭偏仪测量,测量入射角为65°,波长范围为300nm到800nm,步长为10nm。结果如图3-8所示。图3-8(a,b)为去离子水条件下测试得到的Au基底在池体中的Psi和Delta,整体上看不同测试次数得到的图谱随着波长的变化趋势一致,但是在数值上有所偏移,向上或向下移动。图3-8(c,d)为1M醋酸钠和15mM的醋酸铅作为溶液测试得到的池体中Au基 ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(十六)- 可行性分析3.2.4可行性分析(1)光路可行性分析如图3-4所示,为了保证对电极不影响光路的传输,其可活动的范围为图中h所示。如果半圆直径为50px,对电极宽25px,上限由电极碰到池体壁决定,则此时入射光的极限入射角为ɵ1=30°;下限由入射光的入射角决定,图中的入射角ɵ2=55°,则电极可调的极限zui低位置如图所示。所以在满足对电极不挡光的情况下,入射光的入射角可调范围是30°<ɵ<90°。我们的工对电极选25px×25px,观察窗口直径为75px,所以实际上我们可以调节的入射角度范围更大,且而常用的入射角度为55°到80°,所以 ...
H RESOLUTION THZ IMAGING WITH A FIBERCOUPLED PHOTO CONDUCTIVE ANTENNA AND AN UNCOOLEDMICROBOLOMETERCAMERA, April 9, 2021, Peter Zolliker, Elena Mavrona, Erwin Hack. ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(十五)- 弧形电解池的设计3.2弧形电解池3.2.1池体样式综合考虑椭偏仪的测量特点,初步设计了如图3-2(a)所示的池体模型图。可以看到该池体结构由两边的长方体和与之相连的半圆柱体及基底即工作电极载体构成。池体的核心部分之一为中间的观察窗口,为了尽可能的减小椭偏仪的入射光在经过电解池池壁和溶液的损耗,则入射光必须垂直于池体壁入射;而椭偏仪的zui佳测量入射角在70°左右,是不固定的。综合考虑光的损耗及椭偏仪的测量特点,选择了半圆柱体作为观察窗口,这样就可以在既可以满足入射光垂直于池体壁入射又可以在一定范围内调节入射角度。要使椭偏仪的出射光垂直入射后又经过一 ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(十四)- 在位监控装置的设计之前简要介绍了在镀Au的硅片基底上用电化学方法沉积Cu2O薄膜并进行椭偏测试的制备过程、表征方法和实验中所用的试剂及设备,对基底电极Au/Si清洗和制备过程进行了详细描写,接着介绍了形貌表征及电化学测试等手段,如:椭偏仪测试与建模拟合,X-ray进行对样品的物相分析,SEM可观察薄膜的微观形貌。这些测试可以分析出Cu2O薄膜的光学形貌等特点。而在椭偏仪在位监测中,装置的设计是重点,要考虑池体的大小、溶液的容量、光路经过的介质、电极的放置等问题,本章主要介绍实验装置的设计、改进以及对应的一些测试实验。3.1开放容器在开始设计装置之前 ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(十三)- 形貌及成分2.5形貌及成分2.5.1形貌分析表征样品的形貌常用的仪器是扫描电子显微镜(SEM),其原理是通过高能的电子束扫描样品表面激发出背散射电子、二次电子和X射线等信号,然后对接受到的信号进行放大并显示成像,实现对样品形貌等的监测。扫描电子微镜显具有操作简单方便,得到的图像清晰,zui大程度还原真实样品形貌等优点。通过扫描电子显微镜观察Cu2O薄膜,得到其表面形貌与颗粒尺寸等信息,从而对Cu2O薄膜有更加直观了解。2.5.2成分分析得到的样品薄膜通过X射线衍射谱仪扫描确定其成分。X射线是一种波长约为20到0.06Å的电磁波,利用原子内层的电子被 ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(十二)- 光学常数的提取与COMSOL Multiphysics2.3光学常数的提取2.3.1建立光学模型通过椭偏测试得到包含整个池体的参数ψ和Δ,这时要想提取CU2O的光学常数及生长速率就需要进行建模拟合。首先把整个池体看成多层膜结构,光从空气中依次经过ITO、溶液、CU2O以及Au衬底,zui后反射回到椭偏仪的出射臂,zui终信息被接收。在物理层面将池体简化为四层膜的模型,即ITO/溶液/CU2O/(Au/Si),如图2-3(a)所示。根据拟合需要可以对结构模型进行调整,如:ITO和溶液混合层/CU2O/(Au/Si)的三层膜模型,如图2-3(b)所示。 ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(十一)- 工作电极的制备与椭偏仪在位监控2.1工作电极的制备实验中所用的工作电极为在Si(100)上磁控溅射100-200nm厚的Au,其制备流程如下:(1)清洗由于在生产保存与运输的过程中会使得硅片上残留无机、有机和其他灰尘颗粒污物,其对硅上的镀膜有着较大影响,故而镀膜之前需要对硅片进行清洗。清洗步骤:1.首先在丙酮中用超声清洗仪超声5-10分钟;2.然后用去离子水超声同样的时间;3.接着在酒精中超声清洗;4.zui后再用去离子水超声清洗。在完成以上步骤去除硅片表面的残留污染物后,将其置于鼓风干燥箱干燥即可。(2)磁控溅射由于金的晶格常数和硅的晶格常数存在 ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建(十)- 研究内容和意义5.研究内容和意义如下图1-19为用于分析梯度层的光学模型。当梯度层的光响应用多层结构表示时如图1-19(a)所示,其厚度dj和介电函数都是必需的。然而,由于存在大量的分析参数,使用这种光学模型进行椭偏谱分析通常比较困难。此外,该分析中的拟合误差随着分析误差的传播逐渐向顶层增加。但是在VSA中,复杂的底层结构用伪介电函数表示,只有厚度(d)和介电函数如图1-19(b)。因此,即使样品的介电函数在生长方向上不断变化,VSA的分析也可以相对容易地进行。图1-19用于分析梯度层的光学模型:(a)多层模型和(b)虚拟衬底近似(VSA)图1-20 ...
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