專利名稱：基于被測(cè)表面熒光激發(fā)的共焦顯微測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于被測(cè)表面熒光激發(fā)的共焦顯微測(cè)量裝置屬于表面形貌測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種用于微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件、微結(jié)構(gòu)機(jī)械元件、集成電路元件中三維微細(xì)結(jié)構(gòu)、微臺(tái)階、微溝槽線寬及大數(shù)值孔徑光學(xué)元件表面形狀測(cè)量的超精密測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
共焦傳感技術(shù)是ー種適用于微米及亞微米尺度測(cè)量的三維光學(xué)顯微技術(shù)，其核心原理是利用光學(xué)顯微系統(tǒng)離焦信號(hào)與準(zhǔn)焦信號(hào)強(qiáng)度響應(yīng)差異顯著的基本特性，通過(guò)點(diǎn)探測(cè)器收集樣品信息實(shí)現(xiàn)離焦、準(zhǔn)焦信號(hào)分離，從而克服普通光學(xué)顯微鏡深度信息混疊的不足，獲得高靈敏度縱向?qū)游瞿芰?，?shí)現(xiàn)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(tǒng)在點(diǎn)針孔掩模的作用下，以犧牲視場(chǎng)為代價(jià)，使橫向分辨率提高到相同孔徑普通顯微鏡的1.4倍。此后，共焦傳感技術(shù)受到普遍關(guān)注，成為了顯微科學(xué)領(lǐng)域的重要分支。測(cè)試樣品特性差異是促使共焦傳感技術(shù)多元化發(fā)展的主要原因。依照樣品透、反射特性劃分，共焦系統(tǒng)可分為透射式和反射式共焦兩種；依照成像過(guò)程相干性劃分，共焦系統(tǒng)可分為相干、部分相干和非相干系統(tǒng)。共焦系統(tǒng)相干性與樣品、探測(cè)器尺度有夫。當(dāng)探測(cè)器為理想點(diǎn)探測(cè)器時(shí)，光場(chǎng)中任意兩點(diǎn)的相位具有確定關(guān)系，成像過(guò)程為相干成像；當(dāng)探測(cè)器尺度較大，為有限尺度點(diǎn)探測(cè)器時(shí)，成像過(guò)程為部分相干成像；當(dāng)樣品被熒光材料標(biāo)記時(shí)，照明光相干性被完全破壞，共焦特性表現(xiàn)為非相干成像特性。近年來(lái)，隨著共焦技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，熒光共焦顯微技術(shù)、光纖共焦顯微技木、干渉共焦顯微技術(shù)等得以產(chǎn)生和發(fā)展。盡管共焦傳感方法種類多祥，原理各異，但縱觀共焦技術(shù)的發(fā)展歷程可知，共焦技術(shù)發(fā)展始終集中圍繞改善測(cè)量分辨率，擴(kuò)展量程范圍，提高抗擾動(dòng)性能，實(shí)現(xiàn)高效測(cè)量以及上述特性的兼顧問(wèn)題，特別是，對(duì)于高NA或曲率變化劇烈的表面，由于探測(cè)系統(tǒng)無(wú)法收集到足夠的回光，因此很難實(shí)現(xiàn)其表面檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決探測(cè)光難以返回探測(cè)系統(tǒng)從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)高NA和高斜率表面檢測(cè)的難題，本發(fā)明公開(kāi)了ー種基于被測(cè)表面熒光激發(fā)的共焦顯微測(cè)量裝置。通過(guò)鍍膜改變被測(cè)面的表面特性，保證測(cè)量光經(jīng)被測(cè)面反射后能夠返回探測(cè)系統(tǒng)，解決了高NA和高斜率表面檢測(cè)的難題，適用于高NA和高斜率球面、非球面和自由曲面三維形貌的超精密測(cè)量。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
基于被測(cè)表面熒光激發(fā)的共焦顯微測(cè)量裝置，包括激光器、沿光線傳播方向配置在激光器直射光路上的準(zhǔn)直擴(kuò)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(cè)物鏡和被測(cè)件；配置在偏振分光鏡透射光路上的收集物鏡、針孔和探測(cè)器；所述的探測(cè)器中含有窄帶濾光片；所述的被測(cè)件由微位移載物臺(tái)承載，表面采用真空蒸發(fā)鍍膜法進(jìn)行鍍膜。
上述基于被測(cè)表面熒光激發(fā)的共焦顯微測(cè)量裝置，所述的探測(cè)器中的窄帶濾光片的中心波長(zhǎng)為610nm,帶寬為50nm。由于本發(fā)明基于被測(cè)表面熒光激發(fā)的共焦顯微測(cè)量裝置，包括激光器、沿光線傳播方向配置在激光器直射光路上的準(zhǔn)直擴(kuò)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(cè)物鏡和被測(cè)件；配置在偏振分光鏡透射光路上的收集物鏡、針孔和探測(cè)器；所述的探測(cè)器中含有窄帶濾光片；所述的被測(cè)件由微位移載物臺(tái)承載，表面采用真空蒸發(fā)鍍膜法進(jìn)行鍍膜；這種通過(guò)鍍膜改變被測(cè)面的表面特性的設(shè)計(jì)，保證測(cè)量光經(jīng)被測(cè)面反射后能夠返回探測(cè)系統(tǒng)，解決了高NA和高斜率表面檢測(cè)的難題，適用于高NA和高斜率球面、非球面和自由曲面三維形貌的超精密測(cè)量。


圖1是本發(fā)明基于被測(cè)表面熒光激發(fā)的共焦顯微測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1激光器、2準(zhǔn)直擴(kuò)束器、3偏振分光鏡、4四分之一波片、5探測(cè)物鏡、6被測(cè)件、7微位移載物臺(tái)、8收集物鏡、9針孔、10探測(cè)器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例作進(jìn)ー步詳細(xì)描述。本實(shí)施例的基于被測(cè)表面熒光激發(fā)的共焦顯微測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該測(cè)量裝置包括激光器1、沿光線傳播方向配置在激光器I直射光路上的準(zhǔn)直擴(kuò)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(cè)物鏡5和被測(cè)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(cè)器10 ;所述的探測(cè)器10中含有窄帶濾光片，窄帶濾光片的中心波長(zhǎng)為610nm，帶寬為50nm ;所述的被測(cè)件6由微位移載物臺(tái)I承載，表面采用真空蒸發(fā)鍍膜法進(jìn)行鍍膜。
權(quán)利要求
1.關(guān)于被測(cè)表面熒光激發(fā)的共焦顯微測(cè)量裝置，其特征在于包括激光器(I)、沿光線傳播方向配置在激光器(I)直射光路上的準(zhǔn)直擴(kuò)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(cè)物鏡(5)和被測(cè)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(cè)器(10);所述的探測(cè)器(10)中含有窄帶濾光片；所述的被測(cè)件(6)由微位移載物臺(tái)(7)承載，表面采用真空蒸發(fā)鍍膜法進(jìn)行鍍膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于被測(cè)表面熒光激發(fā)的共焦顯微測(cè)量裝置，其特征在于所述的探測(cè)器(10)中的窄帶濾光片的中心波長(zhǎng)為610nm，帶寬為50nm。
全文摘要
基于被測(cè)表面熒光激發(fā)的共焦顯微測(cè)量裝置屬于表面形貌測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域；該測(cè)量裝置包括激光器、沿光線傳播方向配置在激光器直射光路上的準(zhǔn)直擴(kuò)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(cè)物鏡和被測(cè)件；配置在偏振分光鏡透射光路上的收集物鏡、針孔和探測(cè)器；所述的探測(cè)器中含有窄帶濾光片；所述的被測(cè)件由微位移載物臺(tái)承載，表面采用真空蒸發(fā)鍍膜法進(jìn)行鍍膜；這種通過(guò)鍍膜改變被測(cè)面的表面特性的設(shè)計(jì)，保證測(cè)量光經(jīng)被測(cè)面反射后能夠返回探測(cè)系統(tǒng)，解決了高NA和高斜率表面檢測(cè)的難題，適用于高NA和高斜率球面、非球面和自由曲面三維形貌的超精密測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B9/04GK103090787SQ20131003340
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者劉儉, 譚久彬, 王偉波, 張拓 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)