The enhancement of free curved surface measuring device and measuring method of fluorescent silver based, belonging to the technical field of optical precision measurement, the invention solves the problem caused by uneven fluorescent intermediate layer on the surface of the sample, resulting in surface height error big problem. The invention of the enhanced measurement method for free-form surface measurement device of fluorescent silver based on the surface of the tested sample is plated with a layer of fluorescent metal film; laser beam parallel light formed by the collimating lens and the aperture, the polarized beam splitter, optical scanner and scanning lens to be measured in the form of focusing spot specimen. The metal thin film fluorescence fluorescence excitation; scanning lens, scanning mirror, polarization beam splitter, filters, collecting lens and a pinhole are collected by the detector; the axial response curve to determine the sample surface vertex position position; 3D micro stage driven by sample moving in a three-dimensional direction, 3D scanning imaging form. The invention is used for measuring the surface topography of a large diameter free curved surface.
【技术实现步骤摘要】
基于金属银增强荧光的自由曲面测量装置及其测量方法
本专利技术涉及一种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
技术介绍
在使用大口径自由曲面样品测量装置时,利用物理气相沉积技术,在样品表面沉积一层弱附着的纳米级厚度荧光介质,构建了一个各向同性荧光散射表面,而后收集样品表面薄膜激发出的荧光得到轴向包络曲线,通过图像处理即可得到样品表面形貌。但由于在其计算扫描点的z轴高度时,由于膜厚度的原因会引入一个共焦轴向响应峰值位置偏移。实际情况下,由于样品表面的荧光中介层的不均匀,这就引入了由于膜厚度不均匀引入的面形高度误差。现有技术中给出了受厚度影响的轴向响应公式对上述误差进行测量,轴向响应公式为:其中tf表示荧光物质厚度,It为无限薄荧光中介层的共焦轴向响应。分析可知,当z=tf/2时,IT(z)取得最大值,因为IT(z)为偶函数。这表明轴向的响应峰值处于膜厚度的1/2处。可见,由于荧光膜厚度不均匀产生的高度测量误差为厚度不一致性的1/2。即大小为(H-h)/2,其中H为中介层最大厚度,h为中介层最小厚度。由此可见,现有技术中面形高度误差比较大。
技术实现思路
本专利技术目的是为了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,提供了一种基于金属银增强荧光的自由曲面测量装置及其测量方法。本专利技术所述基于金属银增强荧光的自由曲面测量装置,该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、准直镜、光阑、偏振分光棱镜、扫描振镜和扫描透镜;探测模块按照信号光传播方向依次为:扫描透镜、扫描 ...
【技术保护点】
基于金属银增强荧光的自由曲面测量装置,其特征在于,该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。
【技术特征摘要】
1.基于金属银增强荧光的自由曲面测量装置,其特征在于,该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。2.根据权利要求1所述的基于金属银增强荧光的自由曲面测量装置,其特征在于,扫描透镜(6)作为照明和成像镜头,具有50mm×50mm视场。3.根据权利要求1所述的基于金属银增强荧光的自由曲面测量装置,其特征在于,激光器(1)发射的激光光束的波长为532nm,照明光经过扫描透镜(6)后光功率小于1w。4.根据权利要求1所述的基于金属银增强荧光的自由曲面测量装置,其特征在于,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。5.根据权利要求1或4所述的基于金属银增强荧光的自由曲面测量装置,其特征在于,待测样品(7)表面镀的金属荧光薄膜的厚度小于40nm。6.根据权利要求5所述的基于金属银增强荧光的自由曲面测量装置,其特征在于,所述待测样品(7)的金属银增强中介层的发光效率是有机中介层的5倍。7.基于权利要求4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,其特征在于,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...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘俭,刘辰光,李亮,刘妍,谭久彬,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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