Microscopio THz a Scansione Differenziale

L’apparato sperimentale realizzato è descritto nella Fig. 4.4(a).

Esso si compone principalmente dei seguenti elementi:

* Stage Piezoelettrico per la scansione e il controllo della distanza tra apertura e campione. Tale sistema (300 µm × 300 µm × 300 µm di scansione) si avvale di attuatori piezoelettrici capaci di un controllo nanometrico della posizione nelle tre direzioni spaziali e di un sistema elettronico di linearizzazione della risposta degli attuatori (strain gauge), il quale elimina i fenomeni parassiti di isteresi e creep.

* Ottiche riflettenti, costituite da Specchi Parabolici per orientare e focalizzare la radiazione. Gli specchi parabolici, nonostante la difficoltà di allineamento, sono stati preferiti ad elementi ottici rifrangenti quali le lenti, per fornire una risposta indipendente dalla particolare frequenza della radiazione impiegata.

* Sensore CCD (Charged Coupled Device). Esso è parte di un microscopio ottico atto al controllo visuale dell’allineamento tra apertura e campione. A tal fine, tali oggetti vengono illuminati con luce visibile, mentre uno specchio rimovibile indirizza la luce diffusa verso un obiettivo posto dinanzi al CCD.

* Rivelatore Piroelettrico. Tale strumento converte la radiazione incidente in un segnale elettrico di ampiezza proporzionale all’intensità della radiazione stessa, avvalendosi dell’effetto di polarizzabilità indotta dal calore in una particolare classe di cristalli (effetto piroelettrico [52]). Tale tipo di rivelatore risulta sensibile solo a radiazione modulata in frequenza, entro una banda tra 1,5 Hz e 10 kHz.

* Elettronica di controllo e acquisizione. Il segnale elettrico in uscita dal rivelatore viene amplificato alla frequenza di modulazione ed in fase da un lock-in e poi acquisito tramite un multimetro da un PC. Quest’ultimo è dotato di una scheda tramite la quale, oltre all’acquisizione dei dati, si provvede al controllo in remoto dello stage piezoelettrico, attraverso un DAC (Digital-to-Analog Converter).

Tutti gli strumenti menzionati comunicano mediante il protocollo IEEE 488.2.