一、結構
共聚焦白光干涉儀(雖然通常直接稱為白光干涉儀,但“共聚焦"可能指的是其聚焦和測量過程中的一個特性)主要由以下幾個關鍵系統(tǒng)構成:
照明光源系統(tǒng):通常采用高亮度LED光源,Sensofar采用4色LED光源(紅、綠、藍、白),這一系統(tǒng)負責提供穩(wěn)定、均勻的光源,用于后續(xù)的共聚焦、白光干涉、相位移干涉和多焦面疊加測量。
光學成像系統(tǒng):該系統(tǒng)采用無限遠光學成像方式,由顯微物鏡和成像目鏡(或現(xiàn)代設計中可能采用的CCD相機)組成。它負責接收從樣品和參考鏡反射回來的光線,并形成清晰的圖像或干涉條紋。
垂直掃描控制系統(tǒng):該系統(tǒng)能夠精密驅動顯微物鏡上下移動,以便在測量過程中調整焦距和掃描范圍。其移動范圍可達40mm;相位移模式下,精度最高可達0.01nm;
數據處理系統(tǒng):這是儀器的核心部分,由計算機和數字信號協(xié)處理器構成。計算機負責采集一系列原始圖像數據,而數字信號協(xié)處理器則負責完成復雜的數據解析和處理工作。
應用軟件:提供操作控制、結果顯示及后處理功能。用戶可以通過軟件控制儀器的測量過程,并以三維立體、二維平面或斷面分布曲線等方式實時查看測量結果。此外,軟件還支持對測量結果進行進一步的修正和處理。
二、原理
白光干涉儀的測量原理基于光學干涉現(xiàn)象。光源發(fā)出的光經過擴束準直后,通過分光棱鏡(或分光鏡)被分成兩束光:一束投射到被測樣品表面,另一束投射到參考鏡表面。兩束光分別從樣品和參考鏡表面反射回來,再次通過分光棱鏡后匯聚成一束光,并在CCD相機感光面上形成兩個疊加的像。由于兩束光的光程差不同,它們會在CCD相機上產生明暗相間的干涉條紋。干涉條紋的亮度取決于兩束光的光程差,因此通過分析干涉條紋的明暗度及位置變化,可以解析出被測樣品的相對高度或三維形貌。
三、操作指南(以S neox系列為例)
儀器準備:確保儀器放置在干燥、清潔、無振動的環(huán)境中。檢查各部件是否連接正確,光學零件是否清潔無污。
開機與初始化:打開儀器電源,啟動計算機及數據處理軟件。根據軟件提示進行初始化設置,包括選擇測量模式、設置掃描參數等。
樣品放置及調平:將被測樣品放置在載物臺上,并調整樣品位置使其中心與載物臺中心重合。使用操縱桿或旋鈕調整鏡頭高度,通過共聚焦模式找到焦面,再電動切換到白光干涉鏡頭,因為鏡頭齊焦,干涉鏡頭也在焦面位置,即可快速找到清晰的干涉條紋,通過調整傾斜臺,快速將干涉條紋調整到合適狀態(tài)。
測量設置:在軟件中設置好掃描方式和掃描范圍。根據需要選擇自動或手動測量模式,并設置相應的測量參數。
開始測量:點擊軟件中的測量按鈕開始測量過程。儀器將自動完成對焦、找條紋、掃描等操作,并實時顯示測量結果。
結果處理:測量完成后,軟件將顯示測量結果的三維立體圖、二維平面圖或斷面分布曲線。用戶可以對結果進行進一步的分析、修正和處理,如去除噪聲、平滑處理等。
關機與維護:測量結束后關閉儀器電源和軟件。定期對儀器進行清潔和維護保養(yǎng),確保儀器處于良好的工作狀態(tài)。
請注意,以上操作指南僅供參考,具體操作步驟可能因不同型號的白光干涉儀而有所差異。在實際操作中應參考儀器隨附的操作手冊或聯(lián)系儀器制造商獲取詳細的操作指導。