CN103105143B - 基于被测表面荧光激发的差动共焦显微测量装置 - Google Patents

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Abstract

基于被测表面荧光激发的差动共焦显微测量装置属于表面形貌测量技术领域；该测量装置包括激光器、沿光线传播方向配置在激光器直射光路上的准直扩束器和偏振分光镜；配置在偏振分光镜反射光路上的四分之一波片、探测物镜和被测件；配置在偏振分光镜透射光路上的收集物镜、分光镜、第二针孔和第二探测器；配置在分光镜反射光路上的第一针孔和第一探测器；所述的第一、二探测器分别配备有第一、二窄带滤光片；被测件表面采用真空蒸发镀膜法进行镀膜并由微位移载物台承载；这种设计，保证测量光经被测面反射后能够返回探测***，解决了高NA和高斜率表面检测的难题，适用于高NA和高斜率球面、非球面和自由曲面三维形貌的超精密测量。

Description

基于被测表面荧光激发的差动共焦显微测量装置
技术领域
 基于被测表面荧光激发的差动共焦显微测量装置属于表面形貌测量技术领域，特别涉及一种用于微结构光学元件、微结构机械元件、集成电路元件中三维微细结构、微台阶、微沟槽线宽及大数值孔径光学元件表面形状测量的超精密测量装置。
背景技术
共焦点扫描测量是微光学、微机械、微电子领域中测量三维微细结构、微台阶、微沟槽线宽、深度及表面形状的重要技术手段之一，但传统共焦技术一直受到传统透镜成像数值孔径小于1的原理局限。
差动共焦扫描测量是典型的改进型测量方法之一。差动共焦扫描测量包括具有高空间分辨成像能力的共焦干涉显微镜（公开号CN1614457A）、具有高空间分辨力的整形环形光束式差动共焦传感器（公开号CN1529123A）、三差动共焦显微成像方法与装置（公开号CN1587898A）、三差动共焦显微三维超分辨成像方法（公开号CN1609590A）、三维超分辨共焦阵列扫描显微探测方法及装置（公开号CN1632448A）、整形环形光三差动共焦显微镜（公开号CN1588157A）、具有高空间分辨力的差动共焦扫描检测方法（公开号CN1527026A）等，差动共焦测量***将两个共焦点探测器分别置于像方等距离的远离焦和近离焦平面，通过强度响应的差动计算获得双极性响应特性，产生跟踪零点，克服了传统共焦只能进行相对位置测量的不足。该技术相对传统共焦显微技术显著提高了信噪比，并且轴向分辨率与测量范围均为传统共焦显微技术的二倍，尤其在零点位置测量更加准确。
但是，对于高NA或曲率变化剧烈的表面，由于探测***无法收集到足够的回光，因此很难实现其表面检测。
发明内容
为解决探测光难以返回探测***从而无法实现高NA和高斜率表面检测的难题，本发明公开了一种基于被测表面荧光激发的差动共焦显微测量装置。通过镀膜改变被测面的表面特性，保证测量光经被测面反射后能够返回探测***，解决了高NA和高斜率表面检测的难题，适用于高NA和高斜率球面、非球面和自由曲面三维形貌的超精密测量。
本发明的目的是这样实现的：
基于被测表面荧光激发的差动共焦显微测量装置，包括激光器、沿光线传播方向配置在激光器直射光路上的准直扩束器和偏振分光镜；配置在偏振分光镜反射光路上的四分之一波片、探测物镜和被测件；配置在偏振分光镜透射光路上的收集物镜、分光镜、第二针孔和第二探测器；配置在分光镜反射光路上的第一针孔和第一探测器；所述的第一探测器配备有第一窄带滤光片、第二探测器配备有第二窄带滤光片；所述的被测件由微位移载物台承载，表面采用真空蒸发镀膜法进行镀膜。
上述基于被测表面荧光激发的差动共焦显微测量装置，所述的第一窄带滤光片和第二窄带滤光片的中心波长和带宽均相同。
上述基于被测表面荧光激发的差动共焦显微测量装置，所述的第一窄带滤光片和第二窄带滤光片的中心波长为610nm，带宽为50nm。
由于本发明基于被测表面荧光激发的差动共焦显微测量装置，包括激光器、沿光线传播方向配置在激光器直射光路上的准直扩束器和偏振分光镜；配置在偏振分光镜反射光路上的四分之一波片、探测物镜和被测件；配置在偏振分光镜透射光路上的收集物镜、分光镜、第二针孔和第二探测器；配置在分光镜反射光路上的第一针孔和第一探测器；所述的第一探测器配备有第一窄带滤光片、第二探测器配备有第二窄带滤光片；所述的被测件由微位移载物台承载，表面采用真空蒸发镀膜法进行镀膜；这种通过镀膜改变被测面的表面特性的设计，保证测量光经被测面反射后能够返回探测***，解决了高NA和高斜率表面检测的难题，适用于高NA和高斜率球面、非球面和自由曲面三维形貌的超精密测量。
附图说明
图1是本发明基于被测表面荧光激发的差动共焦显微测量装置的结构示意图。
图中：1激光器、2准直扩束器、3偏振分光镜、4四分之一波片、5探测物镜、6被测件、7微位移载物台、8收集物镜、9分光镜、10第一针孔、11第一探测器、12第二针孔、13第二探测器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施例作进一步详细描述。
本实施例的基于被测表面荧光激发的差动共焦显微测量装置，包括激光器1、沿光线传播方向配置在激光器1直射光路上的准直扩束器2和偏振分光镜3；配置在偏振分光镜3反射光路上的四分之一波片4、探测物镜5和被测件6；配置在偏振分光镜3透射光路上的收集物镜8、分光镜9、第二针孔12和第二探测器13；配置在分光镜9反射光路上的第一针孔10和第一探测器11；所述的第一探测器11配备有第一窄带滤光片、第二探测器13配备有第二窄带滤光片；所述的被测件6由微位移载物台7承载，表面采用真空蒸发镀膜法进行镀膜；所述的第一窄带滤光片和第二窄带滤光片的中心波长和带宽均相同，且中心波长为610nm，带宽为50nm。

Claims (1)

1.基于被测表面荧光激发的差动共焦显微测量装置，其特征在于包括激光器(1)、沿光线传播方向配置在激光器(1)直射光路上的准直扩束器(2)和偏振分光镜(3)；配置在偏振分光镜(3)反射光路上的四分之一波片(4)、探测物镜(5)和被测件(6)；配置在偏振分光镜(3)透射光路上的收集物镜(8)、分光镜(9)、第二针孔(12)和第二探测器(13)；配置在分光镜(9)反射光路上的第一针孔(10)和第一探测器(11)；所述的第一探测器(11)配备有第一窄带滤光片、第二探测器(13)配备有第二窄带滤光片；所述的第一窄带滤光片和第二窄带滤光片的中心波长均为610nm，带宽均为50nm；所述的被测件(6)由微位移载物台(7)承载，表面采用真空蒸发镀膜法进行镀膜。
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