共焦轮廓测定法

共焦轮廓术是一种用于对样品表面成像的点扫描光学技术。它的工作原理是使用一个小光圈,称为共焦光圈。高度聚焦的光通过光圈投射出来,只有在焦平面内的表面才能提供有用的信号。光学仪器在表面上下扫描,直到观察到一个亮点。一旦观测到一个亮点,仪器计算到表面上的那个点的距离,给它一个点z,然后光学沿着表面横向扫描,同时保持一个亮点来重建表面。

共焦轮廓术原理图
共焦轮廓术原理图。

网格共焦

带有焦点检测的模式投影

通常,光学仪器上使用的软件很难确定什么是对焦的,什么是失焦的。光学的精度可能会限制焦平面的有效分辨。

通过使用先进的光学来投射只在精确距离聚焦的锐利图案,软件和光学能够更容易和更精确地确定焦点平面上的东西。这也使得在测量透明样品时更加灵活,因为投影只会聚焦在真实的表面上。

这种组合技术比焦点检测稍微复杂一些,但它提供了更精确的测量和更简单的软件检测。

用于自清洁表面的微柱
使用Zeta三维光学轮廓仪分析自清洁表面的微柱。

模式投影与焦点检测通常比其他扫描技术更快,因为只需要Z运动。该方法还提高了高度分辨率,可与扫描技术相媲美或更好。模式投影与焦点检测是其本质ZETA三维光学轮廓仪

模式投影

模式投影轮廓术的工作原理是将一个已知的模式投影到样本上,然后比较投影到样本上的和反射到样本上的。通过对这两种方法的比较,可以用软件重建样品的表面。

轮廓术中的模式投影
模式投影轮廓术的原理图和图像。

重点检测

聚焦检测的工作原理与我们看待世界的方式非常相似。该仪器通过寻找强烈的对比来确定什么是焦点,什么是焦点外。有强烈反差的区域被认为是焦点,通过知道光学的焦距,你可以确定距离。这通常是通过在Z方向扫描光学并使用相机来创建一个三维数据体来工作的。在获取数据后,那些没有聚焦的部分被切掉,你留下了样品表面的代表。

这种技术也可以通过使用可变聚焦的变焦显微镜来实现。这种技术通常更简单,分辨率更低,成本更低。通过使用常规的显微镜物镜和精确的Z运动,可以大大提高X, Y, Z分辨率;分辨率仍然低于共焦或干涉测量仪器。

焦平面显示了一个苍蝇翅膀
飞行机翼与不同的焦平面。
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