CN112557345B - 一种物体成分均匀性的测定装置和测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种物体成分均匀性的测定装置，属于光学与晶体学领域，其包括激光源、扩束镜、波片、聚焦物镜、棱镜、载物台组件、位移平台、偏光显微镜、带通滤波片、物镜和滤光镜筒，扩束镜设置在激光光源的出射方向上，聚焦物镜设置在扩束镜出射光方向上，波片设置在扩束镜和聚焦物镜之间，棱镜设置在聚焦物镜出射光方向上，棱镜的底面用于设置待测样品，棱镜的顶面上悬置有偏光显微镜，聚焦物镜出射光对准棱镜的一个侧面，物镜镜头对准棱镜的另一个侧面，滤光镜筒设置在物镜的出射光方向上，滤光镜筒内设置有可调针孔和偏振片，在滤光镜筒和物镜之间设置有带通滤波片，待测样品设置在载物台组件上。本发明装置能够精确、简单地判定样品的成分。

Description

一种物体成分均匀性的测定装置和测定方法

技术领域

本发明属于光学与晶体学领域，更具体地，涉及一种物体成分均匀性的测定装置和测定方法。

背景技术

折射率作为一种基本物理性质，可以反映物质的很多属性。例如在食品工业中用折射率反映浓度、纯净度、品质等；在医疗领域，传感器芯片的测量结果可以反映在折射率的变化上；光通信领域，折射率的变化是实现光信号调制的基础。

折射率的测量是一项基础技术，现在已有很多种基于几何光学或物理光学的方法，例如偏向角法、临界角法、干涉仪法等等。这些测量方式已经较为成熟，可以解决针对液体、整块固体等均匀物质的折射率测量。但在测量一些具有复杂的折射率分布的样品时，面临着空间分辨率不足的问题。在样品体积微小，无法加工成规则形状时，这些方法就很难使用。

因此，人们普遍认为，采用光学领域的折射率测量方法是不适合应用于测量成分复杂样品的折射率的。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于，提供一种物体成分均匀性的测定装置和测定方法，解决现有的折射率测量技术难以获得成分和表面形貌均较为复杂的样品折射率分布问题，进而能通过采用折射率分布测量方式判定特定物质成分均匀性。

为实现上述目的，本发明提供了一种物体成分均匀性的测定装置，其包括激光源、扩束镜、波片、聚焦物镜、棱镜、载物台、载物台组件、偏光显微镜、物镜和滤光镜筒，其中，扩束镜设置在激光光源的出射方向上，聚焦物镜设置在扩束镜出射光方向上，波片设置在聚焦物镜和扩束镜之间，棱镜设置在聚焦物镜出射光方向上，棱镜的纵截面为梯形，棱镜的底面用于设置待测样品，棱镜的顶面上悬置有偏光显微镜，聚焦物镜出射光对准棱镜的一个侧面，物镜镜头对准棱镜的另一个侧面，用于接收从棱镜出射的出射光，滤光镜筒设置在物镜的出射光方向上，滤光镜筒内设置有可调针孔和偏振片，待测样品设置在载物台组件上，载物台组件能够沿X方向、Y方向以及Z方向移动，以带动待测样品按照预期位置在三维平面移动，从而完成对整个待测样品各个区域的成分均匀性测定。

进一步的，还包括相机和计算机，相机与计算机相连，相机用于接收滤光镜筒的出射光并成像，计算机用于提取暗界限位置，判断折射率模式，计算对应的折射率、双折射率，并通过与电动式的载物台组件的同步，完成对样品表面上每一个点的测量。

进一步的，所述激光源为红外激光源。所述聚焦物镜为无限共轭物镜，通过无限共轭方式成像，所述载物台上设置了弹簧片，对于薄片状的样品，弹簧片用于将样品压紧于台面上。

进一步的，所述棱镜的纵截面为梯形，其材质为高折射率玻璃的光学玻璃或其他材质如蓝宝石、红宝石晶体、氧化锆等，其折射率大于1.7。

进一步的，工作时，纵截面为梯形的棱镜底面与待测样品薄片相贴合，在贴合形成的缝隙处设置有折射率油，折射率油的折射率具有介于棱镜折射率和样品折射率之间。

进一步的，还包括视觉成像相机，其与计算机相连，视觉成像相机用于接收偏光显微镜图像，并通过计算机获取样品表面形状、解理特征，以辅助成分均匀性测定，工作时，通过电动式载物台组件的移动，图像特征的提取、多幅图像的拼接，形成完整的表面视觉图像，结合每一个点的折射率测量，完成折射率分布图，根据折射率判断成分均匀性。

按照本发明的第二方面，还提供一种如上所述装置进行物体成分均匀性的测定方法，其包括如下步骤：

S1：将待测样品固定于载物台上，在待测样品表面滴加折射率匹配液，上升载物台使样品贴合于棱镜底面，

S2：通过相机拍摄样品的表面分布情况，若为初次测量，将分布图作为拼接分布图的初始图像，

S3：采用相机拍摄当前测量点的反射光束的明暗分布情况，

S4：提取明暗界限，得到折射率，若为双明暗界限情况，进入步骤S5，若为单明暗界限情况，进入步骤S8，若无有效界限，判定为无效点，进入步骤S8，

S5：以设定间隔旋转样品，相机拍摄每个角度上的明暗界限情况，

S6：经过数据筛选、非线性最小二乘反演，得到各个测量点的双折射性质，

S7：将待测样品旋转90°，再次进行明暗界限提取，若仍没有单明暗界限，判断为各向同性晶体，进行步骤S10，若为双明暗界限，进行步骤S5和S6，

S8：将得到的折射率/双折射率/无效数据，标注于当前测量点表面分布情况图，

S9：利用sift特征匹配当前分布情况图和拼接分布情况图，从而将当前测量点标注于拼接分布图上，若在拼接分布图上的位置靠近边界，进入步骤S10，否则，进入步骤S11，

S10：拼接当前分布图与拼接分布图，从而扩展拼接分布图的面积。

S11：位移台移动指定距离到下一个待测点，返回步骤S2，直到完成测量范围内的所有点。

进一步的，待测样品为薄片状时，将待测样品表面进行离子抛光处理，使其符合粗糙度需求，还使反射光的散斑现象降低。

进一步的，待测样品的薄片利用吸光漆贴合在载玻片上，再进行成分均匀性的检测。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明中设置了偏光显微镜和实现样品三维移动的载物台组件，通过载物台组件带动样品可控移动，完成对待测样品表面扫描，结合偏光显微镜拍摄图像，得到样品表面的折射率分布图像，载物台组件和偏光显微镜的协同配合，使得测量折射率精度提升，过程自动化，并脱离测试者的主观判断，精确度相对更高，可重复性更好，是一种不依赖人工判断的折射率、双折射率测量，还能简化测量步骤，提高测量结果可信度。

本发明中，采用的扫描方式为固定棱镜的同时移动样品，棱镜通过折射率油与样品表面接触，载物台组件实现样品沿X、Y、Z方向进行运动和扫描。这种方式避免了棱镜与样品共同运动时光斑大小发生改变，从而导致空间分辨率劣化的情况，可以扩展***的扫描范围。

本发明中，采用了针孔滤光和偏振滤光两种措施来改善成像效果，能得到边界更为清晰的图像。

附图说明

图1是本发明实施例中物体成分均匀性测定装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中光源模块的结构示意图；

图3是本发明实施例中探测模块的结构示意图；

图4是本发明实施例中不同物质折射率的反射曲线；

图5是本发明实施例中针对石英晶体的测量曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明实施例中物体成分均匀性测定装置的结构示意图，由图可知，本发明的物体成分均匀性的测定装置包括激光源4、扩束镜5、聚焦物镜8、波片6、棱镜3、升降台1、XY位移平台、旋转台、偏光显微镜16、物镜9和滤光镜筒10，其中，扩束镜5设置在激光光源的出射方向上，聚焦物镜8设置在扩束镜5出射光方向上，波片6设置在扩束镜5和聚焦物镜之间，棱镜3设置在聚焦物镜8出射光方向上，棱镜3的纵截面为梯形，棱镜3的底面用于设置待测样品，棱镜的顶面上悬置有偏光显微镜16，聚焦物镜8出射光对准棱镜的一个侧面，物镜9镜头对准棱镜3的另一个侧面，用于接收从棱镜3出射的出射光，滤光镜筒设置在物镜的出射光方向上，在滤光镜筒10和物镜9之间设置有带通滤波片11，滤光镜筒内设置有可调针孔14和偏振片12，偏振片12设置在偏振片架13上，待测样品设置在XY位移平台上，XY位移平台设置在旋转台上，XY位移平台能够沿X方向、Y方向移动，旋转台设置在升降台上，升降台能带动样品沿着Z轴上升、下降，XY位移平台和升降台以及旋转台配合，以带动待测样品按照预期位置在三维平面移动，从而完成对整个待测样品各个区域的成分均匀性测定。

在实际工程实践中，XY位移台上还设置有软性胶圈2，样品设置在软性胶圈2上，升降台上升过程中通过软性胶圈2将样品抵接在棱镜底面。波片6设置在波片架7上。

在本发明的一个实施例中，装置中还包括探测器15和计算机，探测器15与计算机相连，相机用于接收滤光镜筒的出射光并成像，计算机用于提取暗界限位置，判断折射率模式，计算对应的折射率、双折射率，并通过与载物台组件配合，完成对样品表面上每一个点的测量。装置中还包括视觉成像相机17，其与外界计算机相连，视觉成像相机17用于接收偏光显微镜16图像，并通过计算机获取样品表面形状、解理特征，以辅助成分均匀性测定，工作时，通过电动式在载物台组件的移动，图像特征的提取、多幅图像的拼接，形成完整的表面视觉图像，结合每一个点的折射率测量，完成折射率分布图，根据折射率判断成分均匀性。

在本发明的又一个实施例中，所述激光光源为红外激光源。所述聚焦物镜为无限共轭物镜，通过无限共轭方式成像，所述载物台上设置了弹簧片，对于薄片状的样品，弹簧片用于将样品压紧，再通过软性胶圈将样品抵接于棱镜底面。所述棱镜材质为高折射率玻璃的光学玻璃或其他材质如蓝宝石、红宝石晶体、氧化锆等，其折射率大于1.7。工作时，纵截面为梯形的棱镜底面与待测样品薄片相贴合，在贴合形成的缝隙处设置有折射率油，折射率油的折射率具有介于棱镜折射率和样品折射率之间。

本实施例中，测量光源为波长808nm的红外激光器，光束为垂直于测量平面的线偏光。波片为四分之一，将其置于22.5°方向，透射光为近似的圆偏光。扩束镜的倍率为10x，汇聚物镜的倍率为10x，工作距离为22mm，棱镜的材质为H-ZF13，对应使用的匹配液折射率为1.7800±0.0005。波长根据需要也可以选择其他可见光、近红外波段光源。

在本发明的又一个实施例中，样品为直径1cm的圆片状，置于载物台的胶圈上，调整升降台后，在胶圈的推挤下紧贴棱镜，可调针孔直径为0.1mm。

从另一个角度，按照模块的形式划分，可以说本发明的物质均匀性测量装置包括光源模块、探测模块、载物模块、滤光模块和接收模块。图2是本发明实施例中光源模块的结构示意图，由图可知，光源模块包括红外激光源、扩束镜、波片和聚焦物镜，聚焦物镜用于在样品表面形成像方光斑并调节其大小，激光光源经过扩束后得到较大的光束直径，从而在通过后续光学***时提供全反射临界角法角度扫描所需的光束角度范围。聚焦物镜通过无限共轭成像，在样品表面聚焦一极小的光斑，光斑包含了全反射临界角法角度扫描所需的光束角度范围。波片的作用为调节入射光束的偏振态。四分之一波片调节得到圆偏振光可保证对任意偏振方向均有足够光强。

图3是本发明实施例中探测模块的结构示意图，由图可知，光在探测模块棱镜和样品界面上产生全反射，探测模块核心部件为棱镜，棱镜底面用于与待测样品组合而成，之间用折射率油贴合。棱镜采用高折射率玻璃，折射率油具有介于棱镜和样品之间的折射率。使用高折射率的棱镜及折射率油，使得光束能在高折射率介质进入低折射率介质，即待测样品时，产生全反射，在临界角处产生明暗界限。待测样品表面经过离子束抛光，从而满足激光测量所需的平整度和光洁度。

载物台组件包括XY位移平台、旋转台和升降台，XY位移平台设置在旋转台上，旋转台设置在升降台上，XY位移平台固定薄片状的样品，XY位移平台、旋转台和升降台相互配合，能实现对样品的扫描测量，测量时，棱镜物镜等其他测量装置不动，光斑在样品表面完成扫描，并利用偏光显微镜同时记录光斑在样品表面的位置。

棱镜上部的偏光显微镜通过梯形棱镜上表面观察样品，采用长工作距离物镜、单色照明来避免棱镜带来的色散，并在镜筒中加入额外透镜对棱镜带来的单色像差进行补偿。通过载物台组件位移获取到的样品表面各区域图像，通过机器视觉拼接，并记录每一点上的测量结果。

滤光模块对反射光束进行滤波。滤光模块将样品表面光斑重新聚焦并成像。样品表面反射光可能伴有杂散光，全反射及漫反射也会改变入射光束的偏振态。成像后利用针孔滤除轴外杂散光，并利用偏振片滤出部分漫反射光，来改善全反射明暗界限的反差度。

接收模块中的探测器和外界PC对图像进行采集和分析，计算得出测量点的折射率。接收的图像为全反射引起的明暗界限，通过提取暗界限位置，计算对应的折射率，并通过与电动位移台的同步，完成对样品表面上每一个点的测量。

本发明中，光源模块为测量提供锥形光束的点光源，物镜将光束汇聚在待测待测样品表面，探测模块的棱镜和样品通过折射率油贴合而成，反射光束由滤光***模块滤光后，由接收模块采集和处理。

本装置的测量原理为：

光源模块的锥形点光源，经过物镜汇聚后，进入探测模块，并在待测样品表面形成微小光斑。光斑具有不同入射角分量，形成对样品的角度扫描。由折射定律，当光线由光密介质射入光疏介质(n_i＞n_t)，当入射角大于临界值sinθ_cirt时，反射率恒为1。故入射光束在一定入射角度变化范围内，反射光产生由暗至明突变的界限，而此界限又与待测物体折射率n_t相关，故可推算出待测物体的折射率。

图4是本发明实施例中几种有折射率代表性的不同物质的理论反射曲线，由图可知，其包括折射率1.544(n_o)的石英，折射率为1.562(n_o)的水镁石，折射率为1.530(n_g)的斜长石的反射曲线，不同的曲线对应不同折射率，而折射率是鉴定成分的一个重要特征。单轴或双轴晶体的反射曲线，可能是其本身的n_o、n_e反射曲线的叠加，图5是本发明实施例中针对某一石英晶体的测量曲线，可见呈现两阶的反射率递增。除此之外，在样品表面，透射光束照亮样品内部造成杂散光，反射光束由于散射或全反射会出现偏振态改变，故在滤光***中用针孔进行滤光，减少杂散光范围，并采用偏振片减少漫反射退偏光束的影响，同时分辨o光与e光可能带来的双折射效应。

装置的测量过程为：

开始测量时，将样品置于胶圈上，在样品表面滴加折射率匹配液，调整上升升降台，使胶圈推挤样品与棱镜贴合；连接探测器至计算机，打开测量光源，调整针孔光阑，计算机可接受到棱镜-样品表面的反射光束；连接XY位移平台和旋转台至计算机，驱动载物台的位移及旋转，位移改变测量点，旋转可改变测量点处样品的光率体方向。

棱镜上置偏光显微镜，记录样品表面图像，为当前测量点标注折射率值。载物台组件移动样品，改变当前测量点，记录折射率值，同时偏光显微镜记录不同图像，通过对准、拼接，获得完整的测量范围内的样品表面显微图像及对应折射率分布。

根据反射定律，由高折射率的棱镜入射低折射率的样品，当入射角大于临界值sinθ_cirt时，反射率恒为1。故入射光束在一定入射角度变化范围内，反射光产生由暗至明突变的界限，探测器接收图像，由计算机处理得到明暗界限的位置，对应得到当前测量点的折射率。

对于各向异性介质，计算机可将两条界限位置提取出来，对应两个折射率n1和n2。此时，旋转台受驱动进行转动，带动待测样品的光率体转动，测量得到的n1、n2呈周期性变化，不同的晶体，具有不同的变化模式。根据这测量所得的模式，利用计算机中的反演算法，可以确定晶体的光性。

有的折射率模式对应多种晶体光性情况，可通过调整波片角度改变偏振角度，使两界限中的n1消失，从而确定n2对应的偏振方向，根据此时的偏振特性可决定样品在待测点处的准确光性。

对薄片状样品进行折射率分布式测量的步骤如下：

(1)制备样品，进行预处理，使其符合反射测量的需求。

(2)固定样品于载物台上，表面滴加折射率匹配液，上升载物台使其贴合棱镜。

(3)观察相机拍摄样品的表面分布情况图，若为初次测量，将分布图作为拼接分布图的初始图像。

(4)测量相机拍摄当前测量点的反射光束的明暗分布情况。

(5)提取明暗界限，得到折射率

若为双明暗界限情况，进入步骤(6)

若为单明暗界限情况，进入步骤(9)

若无有效界限，判定为无效点，进入步骤(9)

(6)以一定间隔旋转样品，测量相机拍摄每个角度上的明暗界限情况。

(7)经过数据筛选、非线性最小二乘反演，得到该点的双折射性质。

(8)旋转样品90°，再次进行明暗界限提取，若仍未单明暗界限，判断为各向同性晶体，进行步骤(9)，若为双明暗界限，进行步骤(6)、(7)。

(9)将得到的折射率/双折射率/无效数据，标注于当前样品表面分布情况图上。

(10)利用sift特征匹配当前分布情况图和拼接分布情况图，从而将当前测量点标注于拼接分布图上。若在拼接分布图上的位置靠近边界，进入步骤(11)，否则，进入步骤(12)。

(11)拼接当前分布图与拼接分布图，从而扩展拼接分布图的面积。

(12)位移台移动指定距离到下一个待测点，返回步骤(3)，直到完成测量范围内的所有点。

步骤(1)中，薄片表面进行离子抛光处理，使其符合粗糙度需求，反射光的散斑现象降低。薄片利用吸光漆贴在载玻片上，减少透射光杂散光，以及透射后二次反射光干涉对测量的影响。

步骤(4)中，相机经过校准，测量点在观察相机中的像素位置已知从而可以在图上标注测量到的折射率/双折射率数值。

步骤(5)、(6)、(8)中提到的明暗界限提取方法，具体步骤如下：

(1)图像进行平滑滤波、小波滤波等有利于减小随机噪声的处理。

(2)利用背景光强、光源光强分布，得到反射曲线：

其中，I_s为本次测量光强，I_b为背景光强，I_r为光源光强。

(3)对曲线R进行差分，利用峰值查找算法寻找差分曲线的峰值，找出突出度最高的两峰，并给出突出度、孤立度值。

(4)利用突出度、孤立度的经验阈值，判断两峰是否有效。给出单峰有效的单明暗界限位置，或双峰有效的双明暗界限位置，或无有效峰的无效标注。

本发明中，采用的光源是红外激光，采用红外光来与棱镜上方的显微镜***共同使用，避免对显微镜***观察产生干扰。聚焦方式为：先将激光扩束，形成一直径较宽的光束，再通过无限共轭物镜聚焦，最终在样品表面成像，形成一直径在3微米左右的光斑，来满足测量的空间分辨率需求。为实现配合使用，光源采用了红外激光来避免对偏光显微镜***产生干扰，偏光显微镜物镜由梯形棱镜上表面观察样品。

本发明中，采用的扫描方式为固定棱镜的同时移动样品，棱镜通过折射率油与样品表面接触，通过支架对棱镜进行限位，载物台固定样品后，由位移台带动，实现X、Y方向上的扫描。这种方式避免了棱镜与样品共同运动时光斑大小发生改变，从而导致空间分辨率劣化的情况，可以扩展***的扫描范围。

本发明中，针对反射光束的特性，如透射光成分在样品内的漫反射特性、反射光成分由于散射造成的退偏、全反射造成的偏振态变化，采用了针孔滤光和偏振滤光两中措施来改善成像效果，能得到边界更为清晰的图像。

本发明中，通过全反射原理，得到不同折射率样品对应不同位置的明暗界限，并通过位移台带动样品移动对表面完成扫描，结合显微镜拍摄图像，得到样品表面的折射率分布图像。通过光斑成像的方式，实现对微小颗粒折射率的测量；电动位移台、PC和相机的协同，使得测量折射率精度提升，过程自动化，并脱离测试者的主观判断。

本发明的原理在于，自然界中一块整体的物质，比如矿石，其成分不均匀，但是局部成分是均匀，通俗的说，一整块物质被划分为多个小区域，每个小区域的物质成分一致，折射率一致，则，可以根据每个区域折射率不同，来判定物质成分的均匀性以及分布区域。

本发明装置和方法适合于矿石成分均匀性的测量，矿石薄片的折射率测量中，受矿石薄片表面形貌和样品中复杂的成分分布的限制，不再是仅仅能采用显微镜观察、利用“突起”这一现象粗略分辨其折射率范围。本发明装置和方法还能实现对光纤端面上折射率分布的直接测量。

本发明装置和方法能针对复杂表面的反射式折射率分布测量装置，以能测量表面形貌复杂以及样品成分复杂的样品的折射率。

本发明装置和方法适用于高空间分辨率和采用反射式测量原理的应用场景，通过测量微小区域内的折射率，辅以机械扫描、显微镜观察，形成样品的折射率分布图，可以达到鉴别矿物、检测光纤质量等目的。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种物体成分均匀性的测定装置，其特征在于，其包括激光源、扩束镜、波片、聚焦物镜、棱镜、电动式载物台组件、偏光显微镜、带通滤波片、物镜和滤光镜筒，其中，

扩束镜设置在激光源的出射方向上，聚焦物镜设置在扩束镜出射光方向上，波片设置在扩束镜和聚焦物镜之间，棱镜设置在聚焦物镜出射光方向上，棱镜的纵截面为梯形，棱镜的下底面用于设置待测样品，棱镜的顶面上悬置有偏光显微镜，通过顶面拍摄样品表面的偏光成像，聚焦物镜出射光对准棱镜的一个侧面，光束由聚焦物镜汇聚于棱镜下底面，物镜镜头对准棱镜的另一个侧面，用于接收从棱镜出射的反射光，滤光镜筒设置在物镜的出射光方向上，滤光镜筒内设置有可调针孔和偏振片，在滤光镜筒和物镜之间设置有带通滤波片，

待测样品设置在电动式 载物台组件上，电动式载物台组件能够实现沿X方向、Y方向以及Z方向移动，还能实现旋转，以带动待测样品按照预期位置在三维空间移动并实现样品旋转，从而完成对整个待测样品各个区域的成分均匀性测定，

还包括相机和计算机，相机与计算机相连，相机用于接收滤光镜筒的出射光并成像，计算机用于提取暗界限位置，判断折射率模式，计算对应的折射率、双折射率，并通过与电动式载物台组件的同步，完成对样品表面上每一个点的测量。

2.如权利要求1所述的一种物体成分均匀性的测定装置，其特征在于，所述激光源为红外激光源。

3.如权利要求2所述的一种物体成分均匀性的测定装置，其特征在于，所述聚焦物镜为无限共轭物镜，通过无限共轭方式成像，

电动式 载物台组件包括XY位移平台、旋转台和升降台，XY位移平台设置在旋转台上，旋转台设置在升降台上，

所述XY位移平台上设置了弹簧片，对于薄片状的样品，弹簧片用于将样品压紧于台面上。

4.如权利要求3所述的一种物体成分均匀性的测定装置，其特征在于，所述棱镜的材质为高折射率的光学玻璃、蓝宝石晶体、红宝石晶体或氧化锆，其折射率大于1.7。

5.如权利要求4所述的一种物体成分均匀性的测定装置，其特征在于，工作时，纵截面为梯形的棱镜底面与待测样品薄片相贴合，在贴合形成的缝隙处设置有折射率油，折射率油的折射率具有介于棱镜折射率和样品折射率之间。

6.如权利要求5所述的一种物体成分均匀性的测定装置，其特征在于，还包括视觉成像相机，其与计算机相连，视觉成像相机用于接收偏光显微镜图像，并通过计算机获取样品表面形状、解理特征，以辅助成分均匀性测定，

工作时，通过电动式载物台组件的移动，图像特征的提取、多幅图像的拼接，形成完整的表面视觉图像，结合每一个点的折射率测量，完成折射率分布图，根据折射率判断成分均匀性。

7.采用如权利要求6所述装置进行物体成分均匀性的测定方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1：将待测样品固定于电动式载物台组件上，在待测样品表面滴加折射率油，上升电动式载物台组件使待测样品贴合于棱镜底面，

S2：通过视觉成像相机拍摄待测样品的表面分布情况，若为初次测量，将分布图作为拼接分布图的初始图像，

S3：采用相机拍摄当前测量点的反射光束的明暗分布情况，

S4：提取明暗界限，得到折射率，若为双明暗界限情况，进入步骤S5，若为单明暗界限情况，进入步骤S8，若无有效界限，判定为无效点，进入步骤S8，

S5：以设定间隔旋转样品，相机拍摄每个角度上的明暗界限情况，

S6：经过数据筛选、非线性反演，得到各个测量点的双折射性质，

S7：将待测样品旋转90°，再次进行明暗界限提取，若仍没有单明暗界限，判断为各向同性晶体，进行步骤S8，若为双明暗界限，进行步骤S5和S6，

S8：将得到的折射率/双折射率/无效数据，标注于当前测量点表面分布情况图，

S9：利用特征匹配当前分布情况图和拼接分布情况图，从而将当前测量点标注于拼接分布图上，若在拼接分布图上的位置靠近边界，进入步骤S10，否则，进入步骤S11，

S10：拼接当前分布图与拼接分布图，从而扩展拼接分布图的面积，

S11：XY位移平台移动指定距离到下一个待测点，返回步骤S2，直到完成测量范围内的所有点。

8.如权利要求7所述方法，其特征在于，待测样品为薄片状时，将待测样品表面进行离子抛光处理，使其符合粗糙度需求，还使反射光的散斑现象降低。

9.如权利要求8所述方法，其特征在于，待测样品的薄片利用吸光漆贴合在载玻片上，再进行成分均匀性的检测。

Images