Разработан сканирующий инфракрасный микроскоп с высоким пространственным разрешением позволяющий измерить распределение температур по поверхности микрообъектов (рис. 1). Изготовлены две модификации прибора, которые отличаются спектральным диапазоном. На изготовленных приборах применяются объективы инфракрасного диапазона с оптическим увеличением в 8× и 20× крат. Практическая оценка пространственного разрешение прибора по критерию различия интенсивности сигнала в 4% составила 1.6 мкм. Поле зрения микроскопа зависит от применяемого объектива и расстояния от объектива до фотоприёмного устройства (ФПУ).

Рис.1. Внешний вид инфракрасного сканирующего микроскопа. 1-тепловизионная камера, 2-станина микроскопа, 3-координатный столик, 4-датчик положения, 5-шаговый двигатель координаты x, 6-электронная схема управления позиционированием наблюдаемого объекта.

Основные технические характеристики

• Спектральный диапазон 2.6 -3.05 мкм:
  Фотоприемный элемент - матричное ФПУ на основе InAs размерностью 128×128 элементов, размер элемента 40×40 мкм², шаг 50 мкм.
  Поле зрения микроскопа от 420×420 до 1000×1000 мкм² (от 3.25×3.25 до 7.85×7.85 мкм/элемент).
  Кадровая частота 100 Гц.
• Спектральный диапазон 3-5 мкм:
  Линейчатое ФПУ на основе InSb 192×2 элемента, размер элемента 40×40 мкм², шаг 50 мкм, элементы линейки расположены в два ряда, смещённых друг относительно друга на 0.5 шага.
  Поле зрения прибора составляет от 625×4.8 до 1500×12 мкм (от 3.25×3.25 до 7.85×7.85 мкм/элемент).
  Кадровая частота 5000 Гц.
• Пространственное разрешение 1.6 мкм (контраст ~4%), чувствительность NETD до 25 мК.
• Механический сканер с точностью позиционирования ~ 0.1 длины волны или ~0.3 мкм, позволяющий получать тепловое изображение объекта в поле до 100×50 мм.
• Диапазон измеряемых температур зависит от параметров работы прибора и составляет от 15 °С до 150 °С.

Область приминения

Анализ качества микросхем (рис. 2), микроизлучателей (светодиодов) (рис. 3), тепловых процессов, протекающих в микромасштабах, распределения теплового излучения на поверхности катализаторов в процессе их использования, распределения теплового излучения на поверхности сорбентов в процессе их использования, распределения эмиссии излучения с поверхности ИК светодиодов при их проектировании, тепловое распределение в силовых элементах микроэлекроники в процессе их проектирования.

Рис.2. Вид сквозь кремниевый коммутатор. Контроль точности совмещения при сборке гибридных модулей на In микростолбах. Размер модуля 6.5×10.5 мм, размерность изображения 3380×2000 пикселей, пространственное разрешение 3.25 мкм, NETD от 25 мК в зависимости от температуры исследуемых объектов. В окне показан увеличенный фрагмент изображения.

Рис.3. Распределение интенсивности излучения с поверхности ИК диода в зависимости от тока. Спектр фоточувствительности представленного диода имеет полуширину ~0.7 мкм и максимум при ~4.5 мкм (300 К).