基於被測表面螢光激發的共焦顯微測量裝置的製作方法

2023-06-24 08:41:21

專利名稱：基於被測表面螢光激發的共焦顯微測量裝置的製作方法
技術領域：
基於被測表面螢光激發的共焦顯微測量裝置屬於表面形貌測量技術領域，特別涉及ー種用於微結構光學元件、微結構機械元件、集成電路元件中三維微細結構、微臺階、微溝槽線寬及大數值孔徑光學元件表面形狀測量的超精密測量裝置。
背景技術：
共焦傳感技術是ー種適用於微米及亞微米尺度測量的三維光學顯微技術，其核心原理是利用光學顯微系統離焦信號與準焦信號強度響應差異顯著的基本特性，通過點探測器收集樣品信息實現離焦、準焦信號分離，從而克服普通光學顯微鏡深度信息混疊的不足，獲得高靈敏度縱向層析能力，實現三維顯微成像。1977年，C.J.R.Sh印pard和A.Choudhury首次闡明共焦顯微系統在點針孔掩模的作用下，以犧牲視場為代價，使橫向解析度提高到相同孔徑普通顯微鏡的1.4倍。此後，共焦傳感技術受到普遍關注，成為了顯微科學領域的重要分支。測試樣品特性差異是促使共焦傳感技術多元化發展的主要原因。依照樣品透、反射特性劃分，共焦系統可分為透射式和反射式共焦兩種；依照成像過程相干性劃分，共焦系統可分為相干、部分相干和非相干系統。共焦系統相干性與樣品、探測器尺度有夫。當探測器為理想點探測器時，光場中任意兩點的相位具有確定關係，成像過程為相干成像；當探測器尺度較大，為有限尺度點探測器時，成像過程為部分相干成像；當樣品被螢光材料標記時，照明光相干性被完全破壞，共焦特性表現為非相干成像特性。近年來，隨著共焦技術應用領域的擴展，螢光共焦顯微技術、光纖共焦顯微技木、幹渉共焦顯微技術等得以產生和發展。儘管共焦傳感方法種類多祥，原理各異，但縱觀共焦技術的發展歷程可知，共焦技術發展始終集中圍繞改善測量解析度，擴展量程範圍，提高抗擾動性能，實現高效測量以及上述特性的兼顧問題，特別是，對於高NA或曲率變化劇烈的表面，由於探測系統無法收集到足夠的回光，因此很難實現其表面檢測。

發明內容
為解決探測光難以返回探測系統從而無法實現高NA和高斜率表面檢測的難題，本發明公開了ー種基於被測表面螢光激發的共焦顯微測量裝置。通過鍍膜改變被測面的表面特性，保證測量光經被測面反射後能夠返回探測系統，解決了高NA和高斜率表面檢測的難題，適用於高NA和高斜率球面、非球面和自由曲面三維形貌的超精密測量。本發明的目的是這樣實現的:
基於被測表面螢光激發的共焦顯微測量裝置，包括雷射器、沿光線傳播方向配置在雷射器直射光路上的準直擴束器和偏振分光鏡；配置在偏振分光鏡反射光路上的四分之一波片、探測物鏡和被測件；配置在偏振分光鏡透射光路上的收集物鏡、針孔和探測器；所述的探測器中含有窄帶濾光片；所述的被測件由微位移載物臺承載，表面採用真空蒸發鍍膜法進行鍍膜。
上述基於被測表面螢光激發的共焦顯微測量裝置，所述的探測器中的窄帶濾光片的中心波長為610nm,帶寬為50nm。由於本發明基於被測表面螢光激發的共焦顯微測量裝置，包括雷射器、沿光線傳播方向配置在雷射器直射光路上的準直擴束器和偏振分光鏡；配置在偏振分光鏡反射光路上的四分之一波片、探測物鏡和被測件；配置在偏振分光鏡透射光路上的收集物鏡、針孔和探測器；所述的探測器中含有窄帶濾光片；所述的被測件由微位移載物臺承載，表面採用真空蒸發鍍膜法進行鍍膜；這種通過鍍膜改變被測面的表面特性的設計，保證測量光經被測面反射後能夠返回探測系統，解決了高NA和高斜率表面檢測的難題，適用於高NA和高斜率球面、非球面和自由曲面三維形貌的超精密測量。


圖1是本發明基於被測表面螢光激發的共焦顯微測量裝置的結構示意圖。圖中:1雷射器、2準直擴束器、3偏振分光鏡、4四分之一波片、5探測物鏡、6被測件、7微位移載物臺、8收集物鏡、9針孔、10探測器。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明具體實施例作進ー步詳細描述。本實施例的基於被測表面螢光激發的共焦顯微測量裝置結構示意圖如圖1所示，該測量裝置包括雷射器1、沿光線傳播方向配置在雷射器I直射光路上的準直擴束器2和偏振分光鏡3 ;配置在偏振分光鏡3反射光路上的四分之一波片4、探測物鏡5和被測件6 ;配置在偏振分光鏡3透射光路上的收集物鏡8、針孔9和探測器10 ;所述的探測器10中含有窄帶濾光片，窄帶濾光片的中心波長為610nm，帶寬為50nm ;所述的被測件6由微位移載物臺I承載，表面採用真空蒸發鍍膜法進行鍍膜。
權利要求
1.關於被測表面螢光激發的共焦顯微測量裝置，其特徵在於包括雷射器(I)、沿光線傳播方向配置在雷射器(I)直射光路上的準直擴束器(2)和偏振分光鏡(3);配置在偏振分光鏡(3)反射光路上的四分之一波片(4)、探測物鏡(5)和被測件(6);配置在偏振分光鏡(3)透射光路上的收集物鏡(8)、針孔(9)和探測器(10);所述的探測器(10)中含有窄帶濾光片；所述的被測件(6)由微位移載物臺(7)承載，表面採用真空蒸發鍍膜法進行鍍膜。
2.根據權利要求1所述的基於被測表面螢光激發的共焦顯微測量裝置，其特徵在於所述的探測器(10)中的窄帶濾光片的中心波長為610nm，帶寬為50nm。
全文摘要
基於被測表面螢光激發的共焦顯微測量裝置屬於表面形貌測量技術領域；該測量裝置包括雷射器、沿光線傳播方向配置在雷射器直射光路上的準直擴束器和偏振分光鏡；配置在偏振分光鏡反射光路上的四分之一波片、探測物鏡和被測件；配置在偏振分光鏡透射光路上的收集物鏡、針孔和探測器；所述的探測器中含有窄帶濾光片；所述的被測件由微位移載物臺承載，表面採用真空蒸發鍍膜法進行鍍膜；這種通過鍍膜改變被測面的表面特性的設計，保證測量光經被測面反射後能夠返回探測系統，解決了高NA和高斜率表面檢測的難題，適用於高NA和高斜率球面、非球面和自由曲面三維形貌的超精密測量。
文檔編號G01B9/04GK103090787SQ20131003340
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者劉儉, 譚久彬, 王偉波, 張拓 申請人:哈爾濱工業大學