Устройство для регистрации люминесцентного излучения

(51)5 С 01 Х 21 64 ГОС ПО И ПРИ АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ Т СССР О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ КА ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4650452/24-2505. 12. 8823.11.90. Бюл. У 43В.И.Бородыня, И.С.Гавриленко, алюжный и В.И.Осинский 542.43(088.8)Каралис В.Н., Корнеева Э.Я. атура для флуоресцентного ана - М., 1970, с. 22, 99-101. йдель А.Н. Атомно-флуоресцентнализ. - Л.: Химия, 1983,жены кривые распределения фотолюминесценции арсенида галлия, полученные на предлагаемом устройстве - кривая 12, и на известном устройстве - кривая 13.Использованием свойств эллиптического зеркала достигается увеличение чувствительности устройства. Кроме того, размеры эллиптического зеркала ограничены плоскостью, проходящей через ближний к выгнутой поверхности зеркала фокус, перпендику- лярно оптической оси.Таким образом, в устройстве эл,липтическим зеркалом собирается все .люминесцентное излучение (эа исклю:чением излучения, экранируемого держателем образца), испускаемое воз- бужденной областью поверхности образца,и направляется на входную щель регистрирующего прибора, что приводит к повышению чувствительности по сравнению с известным устрой- ством И обретение относится к оптичесредствам измерения и может использовано при люминесцентных ованиях плоских образцов, на-полупроводниковых, в произе активных элементов микрооники.ь изобретения - повышение чувльностн устройства для регистлюминесцентного излучения х.образцов.фиг. 1 изображена оптическая устройства для регистрации люентного излучения плоских обна фиг. 2 - результаты измекимбытьисслепримеводстэлекЦествит рации плоск Насхема минес разцо ренийУс излуч о.твер образ оптич верка теля, ющую(53) (56) Аппа лиза.3 ный с. 8 ройство содержит источник 1ния, эллиптическое зеркало 2,тие 3 в зеркале, держатель 4,ц 5, регистрирующий прибор 6,скую ось 7, ближний фокус 8а, базовую плоскость 9 держа-дальний фокус 10, ограничивалоскость 11. На фиг, 2 изобраг(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к оптическим средствам измерения, Цель изобретения - повьппение чувствительности. Устройство содержит зеркало в виде эллипсоида вращения, ограниченное плоскостью, проходящей через ближний по отношению к вогнутой поверхности зеркала фокус перпендикулярно оптической оси. Образец расположен в ближнем к источнику излучения фокусе. 2 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Диаметр отверстия в эллиптическомзеркале выбирают больше или равнымдиаметру пучка возбуждающего излучения, так как в пртивном случае невсе возбуждающее излучение принимаетучастие В возбуждении люминесценции,что приводит к ухудшению чувствительности устройства. Кроме того,диаметр отверстия не должен превышать величину Г ЙЗ/Г-К, так как впротивном случае часть люминесцентного излучения уходит сквозь отверстие в эллиптическом зеркале, не попадая на регистрирующий прибор.В качестве источника излучениябыл использован гелийнеоновый лазертипа ЛГ/1. Возбуждающее когерентное монохроматическое излучение направляли через отверстие 3 диаметром5 мм в эллиптическом зеркале 2 перпендикулярно исследуемому образцу 5,Образец 5 был изготовлен из монокристалла арсенида галлия размером2 х 2 х 0,3 мм. Образец 5 располагалина держателе 4 в ближнем от вогнутойповерхности эллиптического зеркала 2фокусе 8, Эллиптическое зеркало 2ограничено, плоскостью 11, проходящей через этот же фокус 8 перпендикулярно оптической оси 8. Отраженноеот поверхности образца 5 излучениеуходит через отверстие 3 в эллиптическом зеркале 2 в окружающее пространство. Люминесцентное излучение,которое испускалось поверхностью обРазца 5; все полностью, за исключением излучения, экранируемого держателем 4 образца 5, фокусировалосьна регистрирующем приборе 6 типаповерхности эллиптического зеркалафокусе 10.Регистрируемый сигнал, полученныйна предлагаемом устройстве, в 12 разпревышает сигнал, полученный на известном устройстве,Использование эллиптического зеркала выгодно отличает предлагаемоеустройство регистрации люминесцентного излучения плоских образцов отизвестного, так как в этом случаезначительно повышается чувствитель-, ность устройства, особенно при регистрации сдабосветящихся образцов,Диаметр держателя выбирают в1,5 раза больше диаметра отверстия вэллиптическом зеркале, так как прис 016 - с 1 неточность юстировки может привести к попаданию возбуждающего излучения на входную щель ре-. гистрирующего прибора, что приведет к сильному возрастанию фона, а следовательно, к снижению чувствительности устройства. По этой же причине невозможно использование варианта дрс 1, В случае если д,1 ссс 1 будет экранироваться значительная часть люминесцентного излучения, отраженного от поверхности зеркала, что также приведет к снижению чув-, ствительности устройства.Выполнение устройства для регистрации люминесцентного излучения плос" ких образцов может быть различным.П р и м е р 1. Диаметр пучка возбуждающего излучения Й ранен 4 мм, диаметр отверстия в зеркале Й равен 4 мм, диаметр держателя образца сиз равен 6 мм.Расстояние от поверхности .зеркала до дальнего фокуса Йравно 80 мм, расстояние от поверхности зеркала до ближнего фокуса Гу равно 40 мм.80 64 =4( --- =12 мм.30-40 Сигнал на регистрирующем приборе равен 30 мВ.П р и м е р 2. Диаметр пучка возбуждающего излучения с 1 равен 4 мм, диаметр отверстия в зеркале Йравен 9 мм, диаметр держателя образца Й равен 6 мм.Расстояние от поверхности зеркала до дальнего фокуса Й равно 80 мм, расстояние от поверхности зеркала до ближнего фокуса Еу равно 40 мм.4 мм 9 ммс 12 мм.Сигнал на регистрирующем приборе равен 30 мВ. П р .и м е р 3. Дмаметр пучка воз- , буждающего излучения 611 равен 4 мм, диаметр отверстия в зеркале с 11 равен 3 мм, диаметр держателя образца Йравен 6 мм.Расстояние от поверхности зеркала до дальнего фокуса равно 80 .мм, расстояние от поверхности зеркала до ближнего фокуса равно 40 мм. с 11(с 1, 3 мм(4 мм.Сигнал на регистрирующем приборе равен 17 мВ.П р и м е р 4. Диаметр пучка возбуждающего излучения д равен 4 мм,ди ве лрасб ра чу ве со вь из то св но вы ко со ра пр ро 30рмула изобретения стройство для регистрации люминес ентного излучения, включающее опт чески связанные источник излучения, образец и приемник излучения, при ем на оптической оси источника5 16 д 85 1метр отверстия в зеркале д 1 ра 14 мм, диаметр держателя образц в й равен 6 мм.Расстояние от поверхности зеркадо дальнего фокуса Г равно 80 мм,стояние от поверхности зеркала доего фокуса йр равно 40 мм.5 э 80 ф 6д -- = -- -=12 мм.Г - К 804010ГСигнал на регистрирующем прибореен 28 мВ,Устройство обладает повышеннойствительностью по сравнению с иэтным устройством в 10-15 раэ.Таким образом, за счет более выой чувствительности устройства поается достоверность результатоверения плоских образцов даже в 20случае, если они являются слаботящимися, что необходимо при техогическом контроле полупроводникоматериалов (возможность отбраки полупроводниковых структур, не 25тветствующих требуемым парамет) на стадии входного контроля приизводстве активных элементов миклектроники,6размещено зеркало, выполненное в виде эллипсоида вращения с отверстием,;. и в одном иэ фокусов эллипсоида установлен образец, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения чувствительности, источник излучения размещен вне зеркала и связан с образцом через отверстие в зеркале, при этом образец установлен на непрозрачном для излучения держателе,. расположенном перпендикулярно оптической оси, а зеркало ограничено плоскостью, проходящей перпендикулярно оптической оси через фокус в котоФЭ ром установлен образец, в другом фокусе зеркала расположен приемник излучения, при этом диаметр держателя образца не менее чем в 1,5 раза больше диаметра пучка источника излучения, а величина диаметра отверстия в зеркале удовлетворяет соотношению1 зй-.й2- 1 -югде Й - диаметр пучка источника излучения;д - диаметр отверстия в зеркале;Й - расстояние по оптическойоси от вогнутой поверхности зеркала до дальнего фокуса;Й - диаметр держателя обРазцов;Г - расстояние по оптическойоси от вогнутой поверхностизеркала до ближнего фокуса.1608514 Ц 838 оставитель О.Бадтиеваехред П, Сердюкова орректор М, Бароши дакто апп твенно-издательский комбинат "Патент", г. Произ д, ул. Гагарин Заказ Зб 10ВНИИПИ Госуд Тираж 512рственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, Р Подписноетениям и открытиям приская наб., д. 4/5