[发明专利]一种测量自由曲面面型的装置和方法

说明书

技术领域

一种测量自由曲面面型的装置和方法属于光学显微成像领域。

背景技术

在表面形貌测量、显微成像领域，对光学自由曲面的测量一直是极具挑战的难题。通常的光学测量仪器，如共焦显微镜等，都是通过透镜等结构将光投射到样品上的方式对样品表面进行照明。但传统的光学照明模式，都无法对样品表面法线与光轴呈45度倾角以上的区域进行充分照明和有效收集样品表面信号光。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种测量自由曲面面型的装置和方法，解决了自由曲面样品表面形貌高精度测量问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种测量自由曲面面型的装置和方法，包括：

一种测量自由曲面面型的装置，包括：

电致发光膜照明部分和光学成像测量部分；

所述的电致发光膜照明部分由待测样品、镀在样品表面的电致发光薄膜和微电极组成；

所述的光学成像测量部分沿收集光信号传播方向依次为物镜、滤光片、管镜和CCD。

上述测量自由曲面面型的装置，所述的电致发光薄膜由厚度均匀的阴极层、发光层和透明阳极层组成，总厚度不超过4μm，发光层厚度不超过1μm，所述的发光层为有机物层，由电子传输层、单色有机发光层和空穴注入层组成，所述电致发光膜由平行的电致发光条组成，相邻两个电致发光条之间有无镀膜的、宽度小于5nm的微小空白区域，每个电致发光条两端均有微电极，阴极层与微电极负极相连，透明阳极层与微电极正极相连。

在上述测量自由曲面面型的装置上实现的测量自由曲面面型的方法，包括以下步骤：

第一步，在待测样品表面生成电致发光薄膜，所述的电致发光薄膜由厚度均匀的阴极层、发光层和透明阳极层组成，总厚度不超过4μm，发光层厚度不超过1μm，所述的发光层为有机物层，由电子传输层、单色有机发光层和空穴注入层组成，所述电致发光膜由平行的电致发光条组成，相邻两个电致发光条之间有无镀膜的、宽度小于5nm的微小空白区域，每个电致发光条两端均有微电极，阴极层与微电极负极相连，透明阳极层与微电极正极相连；

第二步，调节物镜与待测样品之间的距离，使待测样品表面某层结构的像面与CCD感光元件像面重合，设置物镜总运动行程a，物镜步进距离b，令变量i等于0；

第三步，令物镜沿轴向运动一个距离b；

第四步，从左到右方向，给位于奇数位置的电致发光条的微电极通电，使对应的电致发光条发光，完成待测样品表面一部分电致发光膜的发光工作，拍摄此层样品的图像，获取该层结构的奇数区域二维数据D_xym；

第五步，从左到右方向，给位于偶数位置的电致发光条的微电极通电，使对应的电致发光条发光，完成待测样品表面另一部分电致发光膜的发光工作，拍摄此层样品的图像，获取该层结构的奇数区域二维数据D_xyn；

第六步，将D_xym和D_xyn按照奇数区域和偶数区域组合成二维数据D_xyi，令变量i加1；

第七步，判断i×b是否大于或等于a，如果是则进入第八步，否则重复第三步到第六步；

第八步，将所有轴向位置测量所得的二维数据D_xyi组成三维矩阵，对于每个像素点xy沿z抽取一维数组，找到该数组中最大值点，并记录该最大值所对应的轴向位置；

第九步，所有xy像素所记录的轴向位置及xy像素对应的位置组合，从而重构出样品表面面型。

上述测量自由曲面面型的方法，还包括第十步，清洗掉待测样品表面电致发光薄膜和微电极。

有益效果：

由于本发明同现有的显微测量技术相比，首先在样品表面镀电致发光膜荧光照明膜，使其受激辐射发光，然后在此基础上，公开了一种测量自由曲面面型的方法，这项技术改进，通过电致发光，使得本发明克服了普通测量方法照明模式下无法对自由曲面的斜率大于45度的表面进行均匀、充分地照明和收集到信号光的问题，从而测量包含法线与轴向夹角大于45°区域的样品表面形貌。另外，通过奇数条与偶数条分别照明，分离相邻区域成像信号的干扰，比整个样品同时照明的方式提高了测量分辨力。

附图说明

图1是本发明一种测量自由曲面面型的装置的结构示意图。

图2是电致发光薄膜示意图。

图中：1待测样品、2镀在样品表面的电致发光薄膜、3正负微电极、4物镜、5滤光片、6管镜、7CCD、8电致发光膜照明部分、9光学成像测量部分。