[发明专利]差动结构光大曲率样品微观形貌测量膜厚校正装置和方法

说明书

技术领域

差动结构光大曲率样品微观形貌测量膜厚校正装置和方法属于光学显微成像领域。

背景技术

对于光滑大曲率样品，由于照明到样品表面的光因镜面反射而无法被完全收集，或几乎无法被收集，所以其表面形貌无法高精度测量，甚至无法测量。目前，急需一种光学测量方面实现该类样品的高精度测量。遗憾的是目前没有技术可以实现这一目标。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种差动结构光大曲率样品微观形貌测量膜厚校正装置和方法，解决了微观光滑曲率样品的表面形貌的高精度测量问题。

本发明的目的是这样实现的：

差动结构光大曲率样品微观形貌测量膜厚校正装置，包括：

照明装置、第一成像装置和第二成像装置；

所述的照明装置按照光线传播方向依次为：与样品表面镀膜荧光物质波长相匹配的激光光源、准直镜、正弦光栅、透镜、第一管镜、第一二向色镜、物镜和载有样品的载物台；

所述的第一成像装置按照光线传播方向依次为：物镜、第一二向色镜、第二二向色镜、第一滤光片、第二管镜和第一制冷CCD；

所述的第二成像装置按照光线传播方向依次为：物镜、第一二向色镜、第二二向色镜、第二滤光片、第三管镜和第二制冷CCD；

所述的照明装置、第一成像装置和第二成像装置共用物镜与第一二向色镜；所述的第一成像装置和第二成像装置共用第二二向色镜；

正弦光栅和样品共轭，第一制冷CCD和第二制冷CCD分别处于与样品正负对称离焦的两个位置上；所述的镀膜荧光物质的膜厚大于2μm，激发波长范围200-1200nm，光功率小于1W，镀膜物质溶于水或者有机溶剂。

上述差动结构光大曲率样品微观形貌测量膜厚校正装置，正弦光栅周期的范围是20μm-100μm。

上述差动结构光大曲率样品微观形貌测量膜厚校正装置，第一二向色镜和第二二向色镜对激光光源波长的反射率均大于50％，对荧光物质辐射波长的透射率均大于50％，对激光光源波长的透射率均小于50％。

上述差动结构光大曲率样品微观形貌测量膜厚校正装置，第一滤光片、第二滤光片对激光光源波长的透射率小于万分之一，对荧光物质辐射波长的透射率大于50％，光学密度在4以上。

在上述差动结构光大曲率样品微观形貌测量膜厚校正装置上实现的差动结构光大曲率样品微观形貌测量膜厚校正方法，包括以下步骤：

第一步，将样品表面镀荧光膜，膜厚度大于2μm，设置载物台总运行轨迹长度为b，令变量k等于0；

第二步，使载物台可移动部分沿光轴移动一个微小步长a，令变量r等于1；

第三步，第一制冷CCD和第二制冷CCD分别采集图像，得到两幅大小为p×q的图像，将两幅采集的图像做差，得到I_ir；

第四步，将正弦光栅沿垂直于光轴的方向移动1/3周期；

第五步，令变量r加1，判断r是否小于4，如果“是”则进入第三步，如果“否”则进入下一步；

第六步，计算

第七步，将k加1，判断k×a是否大于或等于b，如果“否”则重复重复第三步到第六步，如果“是”则进入第八步；

第八步，令N＝k，那么获得N层数据I_1p,I_2p…I_Np，将所有得到的I_1p,I_2p…I_Np按照轴向位置组合成三维矩阵，令矩阵的行和列对应图像的行和列，矩阵的页数对应载物台的步进数；

第九步，将所得三维矩阵的第m行，n列的所有页数据抽取出来，得到一个1×N的行向量，记录这个行向量的正负峰值点所对应的层数k1，k2；

第十步，利用p×q个像素点求出的所对应的层数k1，k2及步长a，得到所有p×q个点对应的样品表面镀膜层结构A和样品表面形貌结构B，将数据A去除，得到样品表面形貌结构B。

上述差动结构光大曲率样品微观形貌测量膜厚校正方法，还包括第十一步，清洗掉样品表面的荧光膜。

有益效果：