專利名稱：長工作距干涉顯微鏡系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種干涉顯微鏡系統。
背景技術：
許多學科領域的科學問題對微尺度的測量技術提出了越來越高的需求，微米量級的測量技術已經不能滿足科學發展的需要，納米尺度的測量技術研究已成為測量學領域努力實現的目標。目前已經存在的高精度的微尺度測量技術如原子力顯微鏡、掃描隧道顯微鏡等可以提供很高的測量精度，但是它們對機械振動、空氣擾動、以及溫度變化等外界環境非常敏感，并且是接觸式測量，應用范圍受到了一定的限制。
發明內容
針對上述存在的問題，本發明的目的在于提供一種長工作距干涉顯微鏡系統，該顯微鏡系統能夠實現納米尺度的定量測量。
為實現上述目的，發明一種長工作距干涉顯微鏡系統，包括起偏器、分束器、長工作距顯微鏡和由兩個光軸互相垂直的雙折射直角棱鏡粘合而成的渥拉斯頓(Wollaston)棱鏡，光源經過所述起偏器形成線偏振光，并經所述分束器反射后再通過所述渥拉斯頓棱鏡，將入射線偏振光分成兩束具有微小夾角并且振動方向互相垂直的線偏振光，該兩束光投射到被測量樣品上，從被測量樣品表面反射回的兩束正交線偏振光經原路返回，由所述渥拉斯頓棱鏡重新復合共線，并經過一四分之一波片形成橢圓偏振光，再經過一檢偏器后形成偏振方向相同的線偏振光，發生干涉，通過長工作距顯微鏡和CCD相機接收圖像信號，再傳輸給設置有圖像處理軟件的計算機進行圖像采集和處理。
本發明通過采用非接觸式的表面形貌光學測量技術，它將干涉技術、長工作距顯微鏡技術、圖像采集及處理技術、相移技術等相結合，實現納米尺度的定量測量。本發明對機械振動、空氣擾動、以及溫度變化等外界環境不敏感，其垂直測量分辨率達到50個納米量級，具有50mm以上的工作距離，可以觀察到一般的光學顯微鏡難以分辨到的細節，可應用于多種學科領域。
圖1為本發明結構示意圖。
圖2為采用本發明檢測的平晶和介質膜實物照片。
圖3為平晶表面四步相移干涉條紋。
圖4為圖3的表面型貌圖。
圖5為介質膜表面干涉條紋。
圖6為介質膜表面形變與渥拉斯頓棱鏡基礎形變之和。
圖7為圖6的介質膜表面型貌圖。
圖8和圖9為原子力顯微鏡測量介質膜表面結果。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明包括起偏器2、放大鏡3、分束器10、長工作距顯微鏡7和由兩個光軸互相垂直的雙折射直角棱鏡粘合而成的渥拉斯頓(Wollaston)棱鏡5，光源1經過起偏器2形成線偏振光，通過放大鏡3放大并經分束器10反射后，再通過渥拉斯頓棱鏡5，將入射線偏振光分成兩束具有微小夾角并且振動方向互相垂直的線偏振光，該兩束光投射到被測量樣品11上，從被測量樣品表面反射回的兩束正交線偏振光經原路返回，由渥拉斯頓棱鏡5重新復合共線，再由反射鏡4反射，經過一四分之一波片6形成橢圓偏振光，再經過一檢偏器9后形成偏振方向相同的線偏振光，發生干涉，通過長工作距顯微鏡7和CCD相機8接收圖像信號，再傳輸給設置有圖像處理軟件的計算機12進行圖像處理，在長工作距顯微鏡7和CCD相機8之間設置毛玻璃13，以便于CCD相機8采集圖像。計算機12通過傳統的圖像處理方法，即傅立葉變換法和四步相移法對圖像進行計算和還原，將干涉圖像還原為表面形貌圖。
如圖2所示，為用本發明檢測的平晶和介質膜實物照片，如圖3所示，為圖2的平晶表面四步相移干涉條紋，圖4為圖3的表面型貌圖，圖3和圖4分別給出平晶表面干涉條紋和表面型貌圖，代表了渥拉斯頓棱鏡產生的基礎條紋，圖5為介質膜表面干涉條紋，圖6為介質膜表面形變與Wollaston棱鏡基礎形變之和，圖7為圖6的介質膜表面型貌圖，圖8和圖9給出了原子力顯微鏡測量介質膜表面結果，最大變形為52nm，表明干涉顯微鏡可以實現50納米形變的測量。
權利要求
1.一種長工作距干涉顯微鏡系統，其特征在于，包括起偏器、分束器、長工作距顯微鏡和由兩個光軸互相垂直的雙折射直角棱鏡粘合而成的渥拉斯頓棱鏡，光源經過所述起偏器形成線偏振光，并經所述分束器反射后再通過所述渥拉斯頓棱鏡，將入射線偏振光分成兩束具有微小夾角并且振動方向互相垂直的線偏振光，該兩束光投射到被測量樣品上，從被測量樣品表面反射回的兩束正交線偏振光經原路返回，由所述渥拉斯頓棱鏡重新復合共線，并經過一四分之一波片形成橢圓偏振光，再經過一檢偏器后形成偏振方向相同的線偏振光，發生干涉，通過長工作距顯微鏡和CCD相機接收圖像信號，再傳輸給設置有圖像處理軟件的計算機進行圖像處理。
全文摘要
本發明公開了一種長工作距干涉顯微鏡系統，包括起偏器、分束器、長工作距顯微鏡和由兩個光軸互相垂直的雙折射直角棱鏡粘合而成的渥拉斯頓棱鏡，光源經過所述起偏器形成線偏振光，并經所述分束器反射后再通過所述渥拉斯頓棱鏡，將入射線偏振光分成兩束具有微小夾角并且振動方向互相垂直的線偏振光，該兩束光投射到被測量樣品上，從被測量樣品表面反射回的兩束正交線偏振光經原路返回，由所述渥拉斯頓棱鏡重新復合共線，并經過一四分之一波片形成橢圓偏振光，再經過一檢偏器后形成偏振方向相同的線偏振光。本發明對機械振動、空氣擾動、以及溫度變化等外界環境不敏感，其垂直測量分辨率達到50個納米量級，具有50mm以上的工作距離。
文檔編號G02B21/00GK1862219SQ20061008295
公開日2006年11月15日 申請日期2006年6月21日 優先權日2006年6月21日
發明者段俐, 康琦, 胡良, 阿燕, 于泳 申請人:中國科學院力學研究所