發(fā)布時(shí)間：2024-06-02 11:01

　　針對(duì)傳統(tǒng)共焦顯微技術(shù)中軸向掃描范圍和掃描速度無(wú)法兼顧的問題,提出一種基于虛擬針孔探測(cè)的大范圍分光瞳激光差動(dòng)共焦顯微快速定焦方法。通過分光瞳原理,將偏心光束法定焦和分光瞳虛擬針孔探測(cè)技術(shù)相結(jié)合,先利用激光光斑在CCD上的位置和樣品位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)大范圍的粗略定焦,再通過虛擬針孔差動(dòng)傳感實(shí)現(xiàn)高精度定焦,從而實(shí)現(xiàn)軸向大范圍快速定焦。實(shí)驗(yàn)表明該方法軸向分辨力可以達(dá)到10nm,最大傳感范圍可達(dá)到70um,定焦速度是傳統(tǒng)定焦方法的3.6倍。

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【部分圖文】：

圖1定焦原理示意圖

1.1粗定焦原理如圖1所示,如果照明光瞳和收集光瞳嚴(yán)格沿X方向放置,那么當(dāng)樣品在焦面附近上下移動(dòng)時(shí),在CCD探測(cè)面上的激光光斑會(huì)沿Xc方向左右移動(dòng),基于此特性,根據(jù)光斑位置和樣品位置的關(guān)系得到粗略的焦點(diǎn)位置。

圖2定焦流程圖

定焦過程可由圖2表示,第一步先控制CCD拍攝一張激光光斑圖像,如果拍攝成功,根據(jù)粗傳感曲線系數(shù)計(jì)算焦點(diǎn)位置,然后物鏡驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)物鏡移動(dòng)到焦點(diǎn)位置,第二步再次拍攝光斑圖像,根據(jù)精確傳感曲線系數(shù)計(jì)算得到精確焦點(diǎn)位置,實(shí)現(xiàn)整個(gè)定焦過程,最終的定焦精度就是精定焦的定焦精度。根據(jù)圖2的流程....

圖3光斑位置和軸向位置關(guān)系

實(shí)驗(yàn)中采用平面反射鏡作為實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行粗定焦實(shí)驗(yàn),在光斑處于CCD之內(nèi)時(shí)讓反射鏡以一定步距上下移動(dòng),并獲取各個(gè)位置的光斑圖像,計(jì)算光斑位置并記錄樣品軸向位置。圖3(a)是不同位置的光斑圖像,圖3(b)是實(shí)際測(cè)量的離焦距離和光斑位置的傳感曲線。從圖3可以看出當(dāng)樣品從上到下移動(dòng)過程中光....

圖4軸向傳感曲線

為了提高定焦精度,在粗定焦的基礎(chǔ)上進(jìn)行了精細(xì)定焦實(shí)驗(yàn)。獲得粗略焦點(diǎn)位置的光斑圖像,在光斑左右設(shè)置兩個(gè)對(duì)稱的虛擬針孔,調(diào)整針孔大小和距離,計(jì)算針孔內(nèi)平均灰度值并進(jìn)行差動(dòng)相減得到軸向曲線,如圖4所示。從圖中可以得到軸向曲線中間部分是一段線性的,線性范圍為3μm。取圖4線性段進(jìn)行曲線擬....

本文編號(hào)：3987202