精密表面缺陷散射三维显微成像装置

摘要

本发明公开了一种精密表面缺陷散射三维显微成像装置。本发明包括光源、光束准直系统、光栅、移相压电陶瓷、移相驱动器、电动旋转台、伺服电机驱动器、投影物镜、偏振分光镜、显微物镜、Z向扫描压电陶瓷、Z向扫描驱动器、待测样品、成像透镜、探测器和计算机；光栅置于电动旋转台中心，移相压电陶瓷通过移相驱动器与计算机相连接，电动旋转台通过伺服电机驱动器与计算机相连接，Z向扫描压电陶瓷通过Z向扫描驱动器与计算机相连接；光源、光束准直系统、光栅、投影物镜、偏振分光镜、显微物镜以及待测样品在条纹投影照明光路中顺序排列。本发明解决了普通显微镜无法获取疵病深度的问题，实现了对精密表面缺陷的暗场三维显微成像。

主权项

精密表面缺陷散射三维显微成像装置，其特征在于包括光源、光束准直系统、光栅、移相压电陶瓷、移相驱动器、电动旋转台、伺服电机驱动器、投影物镜、偏振分光镜、显微物镜、Z向扫描压电陶瓷、Z向扫描驱动器、待测样品、成像透镜、探测器和计算机；其中，光栅置于内部安装有压电陶瓷的电动旋转台中心，移相压电陶瓷通过移相驱动器与计算机相连接，电动旋转台通过伺服电机驱动器与计算机相连接，Z向扫描压电陶瓷通过Z向扫描驱动器与计算机相连接；光源、光束准直系统、光栅、投影物镜、偏振分光镜、显微物镜以及待测样品在条纹投影照明光路中顺序排列；待测样品、显微物镜、偏振分光镜、成像透镜和探测器在显微成像光路中顺序排列；所述偏振分光镜的消光比T_p:T_s＞1000:1；其中，T_p为p光透射穿过偏振分光镜时的透过率，T_s为s光透射穿过偏振分光镜时的透过率；同时s光入射到偏振分光镜中心界面时的反射率R_s＞99.5％；所述光源为窄带光谱LED或激光器，其出射的光束经过光束准直系统转变为宽口径平行光垂直入射到光栅上；所述光栅位于投影物镜的物方焦平面，待测样品位于显微物镜的物方焦平面，探测器位于成像透镜的像方焦平面；光栅为振幅型正弦光栅，其栅距d具体如下：$d=\frac{\lambda }{\mathrm{NA}}$其中NA为显微物镜的数值孔径，λ为光源的出射光波长；所述的移相压电陶瓷通过移相驱动器调节其上所加载的电压，从而改变光栅的相位采集三幅移相图像进行处理，实现单一光栅旋转角度的精密表面缺陷散射快速三维显微成像检测；所述的移相压电陶瓷通过伺服电机驱动器多次改变电动旋转台的旋转角度，同时移相驱动器控制移相压电陶瓷对光栅移相获得对应角度的三幅移相图像，利用傅里叶频谱分析和处理实现多光栅旋转角度的精密表面缺陷散射超分辨三维显微成像检测。