【摘 要】
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成像椭偏仪是一种新兴的椭偏测量仪器,因其兼具椭偏测量的薄膜测量精度和显微测量的高空间分辨率而吸引了大量从事二维材料性质研究和微纳制造工艺研究学者的注意。现有的成像椭偏仪及类似设备的研究始于上世纪八十年代,在近40年的研究中取得了丰富的成果。综观现有的成像椭偏仪,普遍存在测量波段局限在可见光波段的问题,这桎梏了成像椭偏仪在材料学中的进一步应用。为此,本文研究了能在紫外到近红外的宽光谱范围内工作的成像
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“基于离焦扫描穆勒显微镜的纳米结构缺陷检测理论与方法研究”（编号:51775217）; 国家重大科研仪器研制项目“高分辨层析成像穆勒矩阵椭偏仪研制与应用基础研究”（编号:51727809）
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成像椭偏仪是一种新兴的椭偏测量仪器,因其兼具椭偏测量的薄膜测量精度和显微测量的高空间分辨率而吸引了大量从事二维材料性质研究和微纳制造工艺研究学者的注意。现有的成像椭偏仪及类似设备的研究始于上世纪八十年代,在近40年的研究中取得了丰富的成果。综观现有的成像椭偏仪,普遍存在测量波段局限在可见光波段的问题,这桎梏了成像椭偏仪在材料学中的进一步应用。为此,本文研究了能在紫外到近红外的宽光谱范围内工作的成像穆勒矩阵椭偏仪,为上述问题的解决提供了一个思路。本文首先介绍了目前微观材料测量研究面临的困境,提出研制宽光谱穆勒矩阵成像椭偏仪的重要意义。在此基础上,本文提出了目标波段覆盖300nm-900nm的宽光谱成像穆勒矩阵椭偏仪设计和选型方案,并完成了仪器原理样机的搭建与调试工作。研制过程中完成的主要工作和创新点如下所述:（1）.依据经典的双旋转调制模型,设计了5:3的电机转速比下系统的偏振态调制光路。完成适用于宽波段范围的偏振器件选型,并对其偏振特性,尤其是波片在目标光谱内的延迟量进行了标定,确保偏振测量光路处于最佳配置。（2）.设计了混合反射式物镜和宽光谱消色差透镜的独特的显微成像系统,并使用像方远心设计,减小透镜色差对成像的影响。使用Zemax分析了光路从280nm到900nm的光学性能,发现其在目标波段内具备良好的像差校正效果。（3）.设计了独特的汇聚式背反分离结构。实现了对厚度大于0.5mm的透明基底的背反分离工作。同时完成了微小的入射光锥角对偏振测量精度的影响的初步分析。（4）.完成了仪器原理样机的搭建和调试,并使用多种样品对样机的基本性能,包括分辨率和偏振测量精度进行了标定和实验测量,展现仪器样机在设计波段内所实现的优良性能。围绕这四个方面的内容,本文将对整个仪器的设计、校准和实验调试工作进行系统的阐述。从而证明本课题设计的仪器在二维材料研究中具备的巨大潜力。
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