一种原位光学显微成像高温生长系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115479937A(43)申请公布日2022.12.16(21)申请号202110662304.4(22)申请日2021.06.15(71)申请人国家纳米科学中心地址100190北京市海淀区中关村北一条11号(72)发明人谢黎明支泽勇赵朝阳(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332专利代理师巩克栋(51)Int.Cl.G01N21/84(2006.01)G01N21/01(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种原位光学显微成像高温生长系统(57)摘要本发明涉及一种原位光学显微成像高温生长系统，所述系统包括：高温生长炉、内置于所述高温生长炉中的高温显微物镜、极窄单波长非相干光源以及观测装置。其中，内置于所述高温生长炉中的高温显微物镜采用耐高温材料，无需冷却即可在高温环境下正常工作；所述极窄单波长非相干光源的单波长特性避免了色差，可以把成像分辨率逼近衍射极限，而且所述极窄单波长非相干光源的非相干性可以避免散粒噪音，进而获得清晰的成像图片，使得所述系统可以实现20‑1200℃高温下材料生长过程的原位光学显微成像，从而直接获得材料生长过程的成核速率、生长速率、材料形貌和结构等实验数据，对材料高温生长研究具有极其重要的意义。CN115479937ACN115479937A权利要求书1/1页1.一种原位光学显微成像高温生长系统，其特征在于，所述系统包括：高温生长炉，为样品提供20‑1200℃的温度环境并维持温度稳定；内置于所述高温生长炉中的高温显微物镜，用于聚焦入射光到所述高温生长炉中的样品上，并收集样品反射光；极窄单波长非相干光源，所述极窄单波长非相干光源的激光谱线宽度≤1nm，为原位光学显微成像提供所述入射光；观测装置，用于处理分析所述高温显微物镜收集到的样品反射光。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高温生长炉开设有观察孔，所述高温显微物镜伸入所述观察孔内且位于样品的正上方。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述高温显微物镜的放大倍数为2‑50X。4.根据权利要求1‑3任一项所述的系统，其特征在于，所述高温显微物镜的数值孔径为0.2‑0.9。5.根据权利要求1‑4任一项所述的系统，其特征在于，所述高温显微物镜的工作距离＞10mm。6.根据权利要求1‑5任一项所述的系统，其特征在于，所述高温显微物镜中镜片的材质为熔融石英，镜筒的材质为耐高温合金和/或耐高温陶瓷。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述耐高温合金包括310S不锈钢和/或253MA不锈钢；优选地，所述耐高温陶瓷包括氧化锆陶瓷。8.根据权利要求1‑7任一项所述的系统，其特征在于，所述极窄单波长非相干光源的中心波长为400‑800nm。9.根据权利要求1‑8任一项所述的系统，其特征在于，所述观测装置包括滤光片组、透镜组和成像相机。10.根据权利要求1‑9任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括：高温生长炉，为样品提供20‑1200℃的温度环境并维持温度稳定；内置于所述高温生长炉中的高温显微物镜，用于聚焦入射光到所述高温生长炉中的样品上，并收集样品反射光；极窄单波长非相干光源，所述极窄单波长非相干光源的激光谱线宽度≤1nm，为原位光学显微成像提供所述入射光；观测装置，用于处理分析所述高温显微物镜收集到的样品反射光；其中，所述高温生长炉开设有观察孔，所述高温显微物镜伸入所述观察孔内且位于样品的正上方；所述高温显微物镜的放大倍数为2‑50X，数值孔径为0.2‑0.9，工作距离＞10mm；所述高温显微物镜中镜片的材质为熔融石英，镜筒的材质为耐高温合金和/或耐高温陶瓷；所述极窄单波长非相干光源的中心波长为400‑800nm；所述观测装置包括滤光片组、透镜组和成像相机。2CN115479937A说明书1/6页一种原位光学显微成像高温生长系统技术领域[0001]本发明涉及原位光学显微成像技术领域，具体涉及一种原位光学显微成像高温生长系统。背景技术[0002]目前，高温生长炉是常用的材料生长设备。利用原位光学显微成像技术来观测材料生长过程，能够直接获得材料生长的成核速率、生长速率以及材料的形貌和结构等实验数据，但是现有技术不能实现20‑1200℃高温下材料生长过程的原位显微光学成像，其关键技术难点有：[0003](1)现有物镜中使用多种材质的光学镜片，在加热时，不同镜片以及镜筒材料的热膨胀系数不一样，在轻度加热下导致镜片位移，无法成像；在更高温度下，镜片受到热膨胀挤压发生破裂，无法成像；[0004](2)现有物镜中光学镜片使用的玻璃材质(如BK7)玻璃化温度很低，不能耐受500℃以上的高温；[0005](3)现有物镜由多片镜片组成，为了提高透光率需要光学增