專利名稱：長(zhǎng)工作距干涉顯微鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種干涉顯微鏡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
許多學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)問(wèn)題對(duì)微尺度的測(cè)量技術(shù)提出了越來(lái)越高的需求，微米量級(jí)的測(cè)量技術(shù)已經(jīng)不能滿足科學(xué)發(fā)展的需要，納米尺度的測(cè)量技術(shù)研究已成為測(cè)量學(xué)領(lǐng)域努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。目前已經(jīng)存在的高精度的微尺度測(cè)量技術(shù)如原子力顯微鏡、掃描隧道顯微鏡等可以提供很高的測(cè)量精度，但是它們對(duì)機(jī)械振動(dòng)、空氣擾動(dòng)、以及溫度變化等外界環(huán)境非常敏感，并且是接觸式測(cè)量，應(yīng)用范圍受到了一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種長(zhǎng)工作距干涉顯微鏡系統(tǒng)，該顯微鏡系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)納米尺度的定量測(cè)量。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，發(fā)明一種長(zhǎng)工作距干涉顯微鏡系統(tǒng)，包括起偏器、分束器、長(zhǎng)工作距顯微鏡和由兩個(gè)光軸互相垂直的雙折射直角棱鏡粘合而成的渥拉斯頓(Wollaston)棱鏡，光源經(jīng)過(guò)所述起偏器形成線偏振光，并經(jīng)所述分束器反射后再通過(guò)所述渥拉斯頓棱鏡，將入射線偏振光分成兩束具有微小夾角并且振動(dòng)方向互相垂直的線偏振光，該兩束光投射到被測(cè)量樣品上，從被測(cè)量樣品表面反射回的兩束正交線偏振光經(jīng)原路返回，由所述渥拉斯頓棱鏡重新復(fù)合共線，并經(jīng)過(guò)一四分之一波片形成橢圓偏振光，再經(jīng)過(guò)一檢偏器后形成偏振方向相同的線偏振光，發(fā)生干涉，通過(guò)長(zhǎng)工作距顯微鏡和CCD相機(jī)接收?qǐng)D像信號(hào)，再傳輸給設(shè)置有圖像處理軟件的計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像采集和處理。
本發(fā)明通過(guò)采用非接觸式的表面形貌光學(xué)測(cè)量技術(shù)，它將干涉技術(shù)、長(zhǎng)工作距顯微鏡技術(shù)、圖像采集及處理技術(shù)、相移技術(shù)等相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)納米尺度的定量測(cè)量。本發(fā)明對(duì)機(jī)械振動(dòng)、空氣擾動(dòng)、以及溫度變化等外界環(huán)境不敏感，其垂直測(cè)量分辨率達(dá)到50個(gè)納米量級(jí)，具有50mm以上的工作距離，可以觀察到一般的光學(xué)顯微鏡難以分辨到的細(xì)節(jié)，可應(yīng)用于多種學(xué)科領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為采用本發(fā)明檢測(cè)的平晶和介質(zhì)膜實(shí)物照片。
圖3為平晶表面四步相移干涉條紋。
圖4為圖3的表面型貌圖。
圖5為介質(zhì)膜表面干涉條紋。
圖6為介質(zhì)膜表面形變與渥拉斯頓棱鏡基礎(chǔ)形變之和。
圖7為圖6的介質(zhì)膜表面型貌圖。
圖8和圖9為原子力顯微鏡測(cè)量介質(zhì)膜表面結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括起偏器2、放大鏡3、分束器10、長(zhǎng)工作距顯微鏡7和由兩個(gè)光軸互相垂直的雙折射直角棱鏡粘合而成的渥拉斯頓(Wollaston)棱鏡5，光源1經(jīng)過(guò)起偏器2形成線偏振光，通過(guò)放大鏡3放大并經(jīng)分束器10反射后，再通過(guò)渥拉斯頓棱鏡5，將入射線偏振光分成兩束具有微小夾角并且振動(dòng)方向互相垂直的線偏振光，該兩束光投射到被測(cè)量樣品11上，從被測(cè)量樣品表面反射回的兩束正交線偏振光經(jīng)原路返回，由渥拉斯頓棱鏡5重新復(fù)合共線，再由反射鏡4反射，經(jīng)過(guò)一四分之一波片6形成橢圓偏振光，再經(jīng)過(guò)一檢偏器9后形成偏振方向相同的線偏振光，發(fā)生干涉，通過(guò)長(zhǎng)工作距顯微鏡7和CCD相機(jī)8接收?qǐng)D像信號(hào)，再傳輸給設(shè)置有圖像處理軟件的計(jì)算機(jī)12進(jìn)行圖像處理，在長(zhǎng)工作距顯微鏡7和CCD相機(jī)8之間設(shè)置毛玻璃13，以便于CCD相機(jī)8采集圖像。計(jì)算機(jī)12通過(guò)傳統(tǒng)的圖像處理方法，即傅立葉變換法和四步相移法對(duì)圖像進(jìn)行計(jì)算和還原，將干涉圖像還原為表面形貌圖。
如圖2所示，為用本發(fā)明檢測(cè)的平晶和介質(zhì)膜實(shí)物照片，如圖3所示，為圖2的平晶表面四步相移干涉條紋，圖4為圖3的表面型貌圖，圖3和圖4分別給出平晶表面干涉條紋和表面型貌圖，代表了渥拉斯頓棱鏡產(chǎn)生的基礎(chǔ)條紋，圖5為介質(zhì)膜表面干涉條紋，圖6為介質(zhì)膜表面形變與Wollaston棱鏡基礎(chǔ)形變之和，圖7為圖6的介質(zhì)膜表面型貌圖，圖8和圖9給出了原子力顯微鏡測(cè)量介質(zhì)膜表面結(jié)果，最大變形為52nm，表明干涉顯微鏡可以實(shí)現(xiàn)50納米形變的測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種長(zhǎng)工作距干涉顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，包括起偏器、分束器、長(zhǎng)工作距顯微鏡和由兩個(gè)光軸互相垂直的雙折射直角棱鏡粘合而成的渥拉斯頓棱鏡，光源經(jīng)過(guò)所述起偏器形成線偏振光，并經(jīng)所述分束器反射后再通過(guò)所述渥拉斯頓棱鏡，將入射線偏振光分成兩束具有微小夾角并且振動(dòng)方向互相垂直的線偏振光，該兩束光投射到被測(cè)量樣品上，從被測(cè)量樣品表面反射回的兩束正交線偏振光經(jīng)原路返回，由所述渥拉斯頓棱鏡重新復(fù)合共線，并經(jīng)過(guò)一四分之一波片形成橢圓偏振光，再經(jīng)過(guò)一檢偏器后形成偏振方向相同的線偏振光，發(fā)生干涉，通過(guò)長(zhǎng)工作距顯微鏡和CCD相機(jī)接收?qǐng)D像信號(hào)，再傳輸給設(shè)置有圖像處理軟件的計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種長(zhǎng)工作距干涉顯微鏡系統(tǒng)，包括起偏器、分束器、長(zhǎng)工作距顯微鏡和由兩個(gè)光軸互相垂直的雙折射直角棱鏡粘合而成的渥拉斯頓棱鏡，光源經(jīng)過(guò)所述起偏器形成線偏振光，并經(jīng)所述分束器反射后再通過(guò)所述渥拉斯頓棱鏡，將入射線偏振光分成兩束具有微小夾角并且振動(dòng)方向互相垂直的線偏振光，該兩束光投射到被測(cè)量樣品上，從被測(cè)量樣品表面反射回的兩束正交線偏振光經(jīng)原路返回，由所述渥拉斯頓棱鏡重新復(fù)合共線，并經(jīng)過(guò)一四分之一波片形成橢圓偏振光，再經(jīng)過(guò)一檢偏器后形成偏振方向相同的線偏振光。本發(fā)明對(duì)機(jī)械振動(dòng)、空氣擾動(dòng)、以及溫度變化等外界環(huán)境不敏感，其垂直測(cè)量分辨率達(dá)到50個(gè)納米量級(jí)，具有50mm以上的工作距離。
文檔編號(hào)G02B21/00GK1862219SQ20061008295
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月21日
發(fā)明者段俐, 康琦, 胡良, 阿燕, 于泳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所