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共聚焦白光干涉仪的结构、原理与操作指南

时间:2024-10-28      阅读:914

  一、结构
  共聚焦白光干涉仪(虽然通常直接称为白光干涉仪,但“共聚焦”可能指的是其聚焦和测量过程中的一个特性)主要由以下几个关键系统构成:
  照明光源系统:通常采用高亮度LED光源,Sensofar采用4色LED光源(红、绿、蓝、白),这一系统负责提供稳定、均匀的光源,用于后续的共聚焦、白光干涉、相位移干涉和多焦面叠加测量。
  光学成像系统:该系统采用无限远光学成像方式,由显微物镜和成像目镜(或现代设计中可能采用的CCD相机)组成。它负责接收从样品和参考镜反射回来的光线,并形成清晰的图像或干涉条纹。
  垂直扫描控制系统:该系统能够精密驱动显微物镜上下移动,以便在测量过程中调整焦距和扫描范围。其移动范围可达40mm;相位移模式下,精度最高可达0.01nm;
  数据处理系统:这是仪器的核心部分,由计算机和数字信号协处理器构成。计算机负责采集一系列原始图像数据,而数字信号协处理器则负责完成复杂的数据解析和处理工作。
  应用软件:提供操作控制、结果显示及后处理功能。用户可以通过软件控制仪器的测量过程,并以三维立体、二维平面或断面分布曲线等方式实时查看测量结果。此外,软件还支持对测量结果进行进一步的修正和处理。
  二、原理
  白光干涉仪的测量原理基于光学干涉现象。光源发出的光经过扩束准直后,通过分光棱镜(或分光镜)被分成两束光:一束投射到被测样品表面,另一束投射到参考镜表面。两束光分别从样品和参考镜表面反射回来,再次通过分光棱镜后汇聚成一束光,并在CCD相机感光面上形成两个叠加的像。由于两束光的光程差不同,它们会在CCD相机上产生明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的亮度取决于两束光的光程差,因此通过分析干涉条纹的明暗度及位置变化,可以解析出被测样品的相对高度或三维形貌。
  三、操作指南(以S neox系列为例)
  仪器准备:确保仪器放置在干燥、清洁、无振动的环境中。检查各部件是否连接正确,光学零件是否清洁无污。
  开机与初始化:打开仪器电源,启动计算机及数据处理软件。根据软件提示进行初始化设置,包括选择测量模式、设置扫描参数等。
  样品放置及调平:将被测样品放置在载物台上,并调整样品位置使其中心与载物台中心重合。使用操纵杆或旋钮调整镜头高度,通过共聚焦模式找到焦面,再电动切换到白光干涉镜头,因为镜头齐焦,干涉镜头也在焦面位置,即可快速找到清晰的干涉条纹,通过调整倾斜台,快速将干涉条纹调整到合适状态。
  测量设置:在软件中设置好扫描方式和扫描范围。根据需要选择自动或手动测量模式,并设置相应的测量参数。
  开始测量:点击软件中的测量按钮开始测量过程。仪器将自动完成对焦、找条纹、扫描等操作,并实时显示测量结果。
  结果处理:测量完成后,软件将显示测量结果的三维立体图、二维平面图或断面分布曲线。用户可以对结果进行进一步的分析、修正和处理,如去除噪声、平滑处理等。
  关机与维护:测量结束后关闭仪器电源和软件。定期对仪器进行清洁和维护保养,确保仪器处于良好的工作状态。
  请注意,以上操作指南仅供参考,具体操作步骤可能因不同型号的白光干涉仪而有所差异。在实际操作中应参考仪器随附的操作手册或联系仪器制造商获取详细的操作指导。


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