[发明专利]基于金属银增强荧光的自由曲面测量装置及其测量方法

摘要

基于金属银增强荧光的自由曲面测量装置及其测量方法，属于光学精密测量技术领域，本发明为解决由于样品表面的荧光中介层的不均匀，导致面形高度误差大的问题。本发明所述基于金属银增强荧光的自由曲面测量装置的测量方法，在待测样品表面镀一层金属荧光薄膜；激光器发出激光光束经准直镜和光阑形成平行光，经偏振分光棱镜、扫描振镜和扫描透镜在待测样品上形成聚焦光斑，激发金属荧光薄膜发出荧光；经扫描透镜、扫描振镜、偏振分光棱镜、滤光片、收集透镜和针孔被光电探测器收集；通过轴向响应曲线顶点位置确定待测样品表面位置；三维微位载物台带动待测样品在三维方向上移动，形成三维扫描成像。本发明用于测量大口径自由曲面物体表面形貌。

主权项

1.基于金属银增强荧光的自由曲面测量装置的测量方法，所述测量装置包括照明模块、探测模块和样品模块；照明模块按照照明光的传播方向依次为：激光器(1)、准直镜(2)、光阑(3)、偏振分光棱镜(4)、扫描振镜(5)和扫描透镜(6)；探测模块按照信号光传播方向依次为：扫描透镜(6)、扫描振镜(5)、偏振分光棱镜(4)、滤光片(9)、收集透镜(10)、针孔(11)和光电探测器(12)；样品模块包括待测样品(7)和用于放置待测样品(7)的三维微位移载物台(8)；所述待测样品(7)表面镀有金属荧光薄膜；激光器(1)发出激光光束，激光光束经过准直镜(2)和光阑(3)后形成平行光，平行光依次经过偏振分光棱镜(4)、扫描振镜(5)和扫描透镜(6)，透射的光在待测样品(7)上形成聚焦光斑，聚焦光斑激发待测样品(7)表面的金属荧光薄膜发出荧光；待测样品(7)表面的金属荧光薄膜激发出的荧光依次经过扫描透镜(6)、扫描振镜(5)、偏振分光棱镜(4)、滤光片(9)、收集透镜(10)和针孔(11)后，被光电探测器(12)收集，待测样品(7)表面镀的金属荧光薄膜为掺入纳米银颗粒的荧光薄膜；该测量方法的具体过程为：步骤1、在待测样品(7)表面镀上一层厚度小于40nm的金属荧光薄膜；步骤2、激光器(1)发出激光光束，激光光束经过准直镜(2)和光阑(3)后形成平行光，平行光依次经过偏振分光棱镜(4)、扫描振镜(5)和扫描透镜(6)，透射的光在待测样品(7)上形成聚焦光斑，聚焦光斑激发待测样品(7)表面的金属荧光薄膜发出荧光；步骤3、待测样品(7)表面的金属荧光薄膜激发出的荧光依次经过扫描透镜(6)、扫描振镜(5)、偏振分光棱镜(4)、滤光片(9)、收集透镜(10)和针孔(11)后，被光电探测器(12)收集；步骤4、待测样品(7)表面的金属荧光薄膜激发出的荧光被光电探测器(12)收集后，通过轴向响应曲线顶点位置确定待测样品(7)的表面位置；步骤5、三维微位移载物台(8)带动待测样品(7)在三维方向上移动，形成三维扫描成像；步骤6、将待测样品(7)浸入有机溶剂中，清洗表面的金属荧光薄膜，恢复成原有状态；其特征在于：步骤1所述在待测样品(7)表面镀上一层厚度小于40nm的金属荧光薄膜的具体过程为：步骤a、将75mL双氧水缓慢滴加到在冰水浴中的175mL浓硫酸中，缓慢搅拌均匀，将待测样品(7)浸入，加热煮沸30min，取出待测样品(7)后用去离子水清洗，并用氮气吹干；步骤b、将70mL氨水和70mL双氧水缓慢加入到350mL去离子水中，搅拌均匀，将步骤a获得的待测样品(7)浸入，80℃加热25min，取出待测样品(7)后用去离子水清洗，并用氮气吹干；步骤c、称量100mg聚乙烯亚胺、0.16mg纳米银、12mg罗丹明B和292.2mg氯化钠，溶解于50mL去离子水中，搅拌均匀形成溶液A；步骤d、称量100mg聚乙烯亚胺、12mg罗丹明B和292.2mg氯化钠，溶解于50mL去离子水中，搅拌均匀形成溶液B；步骤e、称量250mg聚苯乙烯磺酸钠和292.2mg氯化钠，溶解于50mL去离子水中，搅拌均匀形成溶液C；步骤f、称量250mg聚苯乙烯磺酸钠，溶解于50mL去离子水中，搅拌均匀形成溶液D；步骤g、将步骤b获得的待测样品(7)浸入溶液A中，静置15min，然后取出，浸入去离子水中，静置2min，取出；步骤h、将步骤g获得的待测样品(7)浸入溶液C中，静置15min，然后取出，浸入去离子水中，静置2min，取出；步骤i、将步骤h获得的待测样品(7)浸入溶液B中，静置15min，然后取出，浸入去离子水中，静置2min，取出；步骤j、将获得的待测样品(7)浸入溶液A中，静置15min，然后取出，浸入去离子水中，静置2min，取出；然后将获得的待测样品(7)浸入溶液C中，静置15min，然后取出，浸入去离子水中，静置2min，取出；重复10次；步骤k、将步骤j获得的待测样品(7)浸入溶液B中，静置15min，然后取出，浸入去离子水中，静置2min，取出，用氮气吹干。