[發明專利]多波長同時照明的非相干疊層衍射成像方法

有效

• 申請號: 201610083031.7
• 申請日: 2016-02-05
• 公開（公告）號: CN105717070B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 韓洋;何俊華;閆亞東;韋明智;潘安;萬能
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

1.一種多波長同時照明的非相干疊層衍射成像方法，其特征在于：成像過程包括以下過程：

1)采用不同激光器照明；

2)出射的激光分別經過相應的雙全反射鏡將光線調整至水平射出后通過雙寬帶分光棱鏡合束；

3)合束后的光線經過空間濾波器擴束，再經過復消色差透鏡準直后打到探針上；

4)探針通過精密機械平移臺實現固定步長的掃描，對待測樣品進行疊層掃描；相鄰兩次掃描時照射部分有交疊；使用成像探測器記錄各探針掃描位置的衍射圖像的強度信息；

5)將步驟4)記錄的衍射圖像強度信息代入基于疊層掃描的多路復用迭代算法，恢復待測樣品的復振幅分布、探針的復振幅分布和光譜權重；

步驟5)的具體過程如下：

步驟5.1設待測樣品的復振幅分布為Om[r(x，y)]，探針的復振幅分布為P_m[r(x，y)]，光譜權重為S_c，m，其中r(x，y)為物平面笛卡爾坐標系所對應的坐標；探針掃描步長為R_c＝(R_x，c，R_y，c)，c＝1，2，...，n，其中c為探針個數，m為波長個數；像平面笛卡爾坐標系所對應的坐標為u(x，y)；

采用全1矩陣的評估方式分別隨機評估不同波長下對應的待測樣品復振幅分布O_m[r(x，y)]、探針的復振幅分布P_m[r(x，y)]和光譜權重S_c，m；

步驟5.2結合步驟5.1評估的光譜權重S_c，m、待測樣品復振幅分布O_m[r(x，y)]及探針的復振幅分布P_m[r(x，y)]，根據公式(1)計算多波長同時照明待測樣品后所得到的出射波的復振幅分布：

步驟5.3根據公式(2)使步驟5.2的出射波衍射至像面，得到待測樣品的衍射圖樣的復振幅分布：

E_c，m[u(x，y)]＝ofrt[E_c，m[r(x，y)]] (2)

步驟5.4保留步驟5.3中待測樣品的衍射圖樣相位信息，更新待測樣品的衍射圖樣的振幅信息，得到更新后的衍射圖樣的復振幅分布：

式中I_c[u(x，y)]為成像探測器所接收到的各個探針照明下所對應的待測樣品的強度值；

步驟5.5根據公式(4)對步驟5.4得到的更新的衍射圖樣做逆菲涅爾衍射至物面；得到更新后的多波長同時照明待測樣品后的出射波的復振幅分布：

E_c，m[r′(x，y)]＝iofrt[E′_c，m[u(x，y)]] (4)

其中，ofrt和iofrt分別定義為菲涅爾衍射和逆菲涅爾衍射；

步驟5.6根據步驟5.2得到的E_c，m[r(x，y)]和步驟5.5得到的E_c，m[r′(x，y)]利用公式(5)和公式(6)，更新出不同波長下對應的待測樣品的復振幅分布和探針的復振幅分布：

式中α，β分別對應于算法的搜索步長，令α，β均為1，*代表復共軛計算，且

步驟5.7根據步驟5.6得到的探針的復振幅分布更新不同波長對應的光譜權重：

S_c，m＝∑_x，y|P_m[r(x，y)]|² (8)

重復步驟5.2-5.7直到各個探針照明下成像探測器所接收的衍射圖樣的強度信息即I_c[u(x，y)]都被使用完后，視為完成了一次迭代；經過多次迭代后，當相應的步驟5.4得到的E′_c，m[u(x，y)]與步驟5.3得到的E_c，m[u(x，y)]的均方誤差小于0.03時，該算法達到收斂；均方誤差的計算公式為：

當算法達到收斂后，提取多波長照明下所得到的待測樣品所對應的各個波段的復振幅分布，采用NTSC制的編碼方式，進行彩色編碼，相應的編碼公式為

使用均方誤差MSE評價復原的質量；計算兩張圖片f(x，y)和g(x，y)的均方誤差計算公式如下：

其中，M，N分別是x，y方向的像素個數。

2.根據權利要求1所述的多波長同時照明的非相干疊層衍射成像方法，其特征在于：所述探針直徑為3.0mm，探針移動距離為0.5mm，交疊率為83.3％。