[實(shí)用新型]一種結(jié)構(gòu)光調(diào)制的暗場(chǎng)顯微缺陷三維測(cè)量系統(tǒng)有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202021935252.0 | 申請(qǐng)日: | 2020-09-07 |
| 公開(公告)號(hào): | CN212228770U | 公開(公告)日: | 2020-12-25 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 李璐璐;劉乾;黃小津;張輝 | 申請(qǐng)(專利權(quán))人: | 中國工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所 |
| 主分類號(hào): | G01N21/958 | 分類號(hào): | G01N21/958;G01N21/88;G01B11/25 |
| 代理公司: | 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220 | 代理人: | 唐邦英 |
| 地址: | 621000*** | 國省代碼: | 四川;51 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 結(jié)構(gòu) 調(diào)制 暗場(chǎng) 顯微 缺陷 三維 測(cè)量 系統(tǒng) | ||
本實(shí)用新型公開了一種結(jié)構(gòu)光調(diào)制的暗場(chǎng)顯微缺陷三維測(cè)量系統(tǒng),包括光源、空間光調(diào)制器、第一透鏡、分光鏡、顯微物鏡、第二透鏡、第三透鏡、濾波器、第四透鏡和CCD;所述空間光調(diào)制器用于接收光源發(fā)出的光并調(diào)制成結(jié)構(gòu)光;所述空間光調(diào)制器調(diào)制的結(jié)構(gòu)光依次經(jīng)過第一透鏡、分光鏡和顯微物鏡微縮投影至樣品上并在樣品上反射形成零級(jí)光和一級(jí)光;所述零級(jí)光依次經(jīng)過顯微物鏡、第二透鏡和第三透鏡達(dá)到濾波器;所述一級(jí)光依次經(jīng)過顯微物鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡到達(dá)CCD成像。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有無損檢測(cè)方法存在照明背景光和離焦光干擾缺陷散射光成像的問題。
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及材料檢測(cè)領(lǐng)域,具體涉及一種結(jié)構(gòu)光調(diào)制的暗場(chǎng)顯微缺陷三維測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)
對(duì)透明光學(xué)材料缺陷的三維形態(tài)的準(zhǔn)確測(cè)量,是獲得高品質(zhì)低缺陷的光學(xué)元件的關(guān)鍵之一?,F(xiàn)有的缺陷檢測(cè)方法可分為有損檢測(cè)和無損檢測(cè)兩大類。有損檢測(cè)方法(如截面顯微法、角度拋光法、離子束刻蝕法和磁流變拋光斑點(diǎn)法等)通過腐蝕、拋光等手段將缺陷的內(nèi)部結(jié)構(gòu)暴露并擴(kuò)大,檢測(cè)缺陷的深度信息,檢測(cè)精度較高,但會(huì)導(dǎo)致光學(xué)元件破壞或失效,只能作為一種抽檢手段。無損檢測(cè)方法不破壞光學(xué)元件,并且效率高、成本低,已經(jīng)成為缺陷檢測(cè)的必然發(fā)展趨勢(shì)。
在無損檢測(cè)方法中,暗場(chǎng)成像法靈敏度很高,但僅能測(cè)量缺陷的二維結(jié)構(gòu),缺乏對(duì)縱向深度的檢測(cè)能力。無損的三維微缺陷檢測(cè)方法主要包括白光干涉、原子力顯微、共聚焦掃描顯微、光學(xué)相干層析、數(shù)字全息顯微、全內(nèi)反射暗場(chǎng)顯微等技術(shù),其中白光干涉、原子力顯微只能檢測(cè)表面缺陷的三維形貌,其他幾種方法都同時(shí)具有表面和內(nèi)部缺陷的三維檢測(cè)能力,但存在照明背景光和離焦光干擾缺陷散射光成像的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)光調(diào)制的暗場(chǎng)顯微缺陷三維測(cè)量系統(tǒng),解決現(xiàn)有無損檢測(cè)方法存在照明背景光和離焦光干擾缺陷散射光成像的問題。
本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種結(jié)構(gòu)光調(diào)制的暗場(chǎng)顯微缺陷三維測(cè)量系統(tǒng),包括光源、空間光調(diào)制器、第一透鏡、分光鏡、顯微物鏡、第二透鏡、第三透鏡、濾波器、第四透鏡和CCD;
所述空間光調(diào)制器用于接收光源發(fā)出的光并調(diào)制成結(jié)構(gòu)光;
所述空間光調(diào)制器調(diào)制的結(jié)構(gòu)光依次經(jīng)過第一透鏡、分光鏡和顯微物鏡微縮投影至樣品上并在樣品上反射形成零級(jí)光和一級(jí)光;
所述零級(jí)光依次經(jīng)過顯微物鏡、第二透鏡和第三透鏡達(dá)到濾波器;
所述一級(jí)光依次經(jīng)過顯微物鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡到達(dá)CCD成像。
本實(shí)用新型所述顯微物鏡既是照明透鏡,又是成像物鏡,所述CCD為荷耦合元件,可以稱為CCD圖像傳感器。
零級(jí)光為照明背景光的絕大部分,一級(jí)光包含小部分照明背景光和部分缺陷散射光,使用外置濾波器能夠去除大部分照明背景光。
在焦光和離焦光的分離是通過高頻結(jié)構(gòu)光場(chǎng)照明和后續(xù)的調(diào)制度分析算法實(shí)現(xiàn)的,這個(gè)高頻結(jié)構(gòu)光場(chǎng)是指空間光調(diào)制器的調(diào)制的結(jié)構(gòu)光必須是高頻才能使在焦光與離焦光的分離效果最好,具體來講,結(jié)構(gòu)光頻率為具體的系統(tǒng)截止頻率的一半時(shí),分離效果最好。
系統(tǒng)截止頻率fc=2NA/λ,其中NA為顯微物鏡的數(shù)值孔徑,λ為照明光波長。
綜上,本實(shí)用新型使用高頻結(jié)構(gòu)光場(chǎng)照明缺陷,通過結(jié)構(gòu)光頻域調(diào)制的方式分離在焦光與離焦光,并使用外置頻域?yàn)V波器去除大部分照明背景光,可排除照明背景光和離焦光干擾的干擾,提升成像靈敏度。
進(jìn)一步地,濾波器置于第三透鏡和第四透鏡之間。
進(jìn)一步地,第三透鏡的后焦面和第四透鏡的前焦面重合形成頻譜面,所述濾波器位于頻譜面上。
進(jìn)一步地,濾波器的尺寸小于CCD的孔徑尺寸。
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G01N 借助于測(cè)定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來測(cè)試或分析材料
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G01N21-17 .入射光根據(jù)所測(cè)試的材料性質(zhì)而改變的系統(tǒng)
G01N21-62 .所測(cè)試的材料在其中被激發(fā),因之引起材料發(fā)光或入射光的波長發(fā)生變化的系統(tǒng)
G01N21-75 .材料在其中經(jīng)受化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng),測(cè)試反應(yīng)的進(jìn)行或結(jié)果
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