[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

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f_c＝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。