[發明專利]用于微球表面形貌檢測的瞬時移相干涉測量儀及采用該測量儀實現微球表面形貌的測量方法

有效

• 申請號: 201310071146.0
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103162616A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 盧丙輝;劉國棟;陳鳳東;甘雨;劉炳國;莊志濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01B11/24
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.用于微球表面形貌檢測的瞬時移相干涉測量儀，其特征在于：它包括激光器(1)、空間濾波器(2)、第一λ/2波片(3)、第一偏振分光棱鏡(4)、λ/4波片(5)、顯微物鏡(6)、微球(7)、第二λ/2波片(10)、第二偏振分光棱鏡(11)、光纖耦合器(12)、單模光纖(13)、光纖準直器(14)、第三偏振分光棱鏡(15)、平面反射鏡(16)、第一分光棱鏡(17)、第二分光棱鏡(18)、波片陣列(19)、偏振片(20)、面陣CCD(21)、計算機(22)，

空間濾波器（2）、第一λ/2波片（3）、第一偏振分光鏡（4）、λ/4波片（5）、顯微物鏡（6）和微球（7）依次設置在激光器（1）輸出的激光束的光軸上，激光器（1）輸出的激光束經空間濾波器（2）透射后轉換成平行光束并入射至第一λ/2波片（3），經所述第一λ/2波片（3）透射的光束入射至第一偏振分光棱鏡（4），經所述第一偏振分光棱鏡（4）透射后的光束入射至λ/4波片（5），經所述λ/4波片（5）透射后的光束入射至顯微物鏡（6），所述顯微物鏡（6）將入射的光束會聚并照射在微球（7）的表面，所述微球（7）的球心位于顯微物鏡（6）的焦點位置；

經微球（7）表面反射的反射光沿原光路返回，經顯微物鏡（6）透射之后轉換成平行光并入射至λ/4波片（5），經所述λ/4波片（5）透射后入射至第一偏振分光棱鏡（4）的分光面，經該分光面反射后入射至第二λ/2波片（10），經所述第二λ/2波片（10）透射后入射至第二偏振分光棱鏡（11）的分光面，經該分光面反射的光束為參考光束，該參考光束入射至光纖耦合器（12），經該光纖耦合器（12）耦合后入射至單模光纖（13），經該單模光纖（13）濾波后的參考光束入射至光纖準直器（14），經該光纖準直器（14）準直后獲得平行的參考光束作為第一入射參考光束入射至第三偏振分光棱鏡（15）；

經第二偏振分光棱鏡（11）的分光面透射的光束為測量光束，該測量光束作為第二入射測量光束入射至第三偏振分光棱鏡（15）；

所述第一入射參考光束的光軸與第二入射測量光束的光軸相垂直，第三偏振分光棱鏡（15）將入射的第一入射參考光束和第二入射測量光束合并之后形成一束光束，該束光束入射至第三平面反射鏡（16），經該第三平面反射鏡（16）反射后形成與第四偏振分光棱鏡（17）的分光面平行的光束，并入射至所述第四偏振分光棱鏡（17），所述第四偏振分光棱鏡（17）將入射的光束分為光強相同的兩束平行光出射至第五偏振分光棱鏡（18）；所述第五偏振分光棱鏡（18）將入射的兩束平行光分別分光，形成四束光強相等的平行光束，所述四束光強相等的平行光束同時入射至波片陣列（19），所述波片陣列（19）對入射的四束光束分別加入0、π/2、π、3π/2的移相量，經所述波片陣列（19）透射的四束光束同時入射至偏振片（20），經所述偏振片（20）檢偏后產生相干光，所述相干光入射至面陣CCD光學傳感器（21）的光敏面，在面陣CCD光學傳感器（21）上同時形成四幅干涉條紋圖樣；面陣CCD光學傳感器（21）的圖像電信號輸出端連接計算機（22）的圖像信號采集端。

2.根據權利要求1所述的用于微球表面形貌檢測的瞬時移相干涉測量儀，其特征在于：激光器(1)出射激光波長523nm，相干長度為50m至60m之間，輸出功率為大于0且小于300mw，連續可調。

3.根據權利要求1所述的用于微球表面形貌檢測的瞬時移相干涉測量儀，其特征在于：顯微物鏡(6)選用20倍放大物鏡，該物鏡的數值孔徑0.4。

4.根據權利要求1所述的用于微球表面形貌檢測的瞬時移相干涉測量儀，其特征在于：所述波片陣列（19）為2×2的波片陣列，按順時針順序分別是0、π/2、π、3π/2相位差的偏振波片。

5.根據權利要求1所述的用于微球表面形貌檢測的瞬時移相干涉測量儀，其特征在于：所述面陣CCD光學傳感器（21）是分辨率為2048×2048、相元為7微米。

6.根據權利要求1至5任意一項權利要求所述的用于微球表面形貌檢測的瞬時移相干涉測量儀，其特征在于：它還包括負壓吸附軸向轉臺（8）和二維正交轉臺（9），負壓吸附軸向轉臺（8）用于吸附被測微球（7），負壓吸附軸向轉臺（8）固定在二維正交轉臺（9）的轉臺上，負壓吸附軸向轉臺（8）的轉臺控制信號輸入端連接計算機的吸附轉臺控制信號輸出端；二維正交轉臺（9）的控制信號輸出端連接計算機的橫向轉臺控制信號輸出端。