基于偏振自相关的暗场共焦显微测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于偏振自相关的暗场共焦显微测量装置和方法，装置包括偏振环形光照明模块、偏振环形光扫描模块和共焦检偏探测模块；通过照明光束整形与互补孔径遮挡探测，有效分离样品表面反射信号与亚表面散射信号，可同时获取纳米级表面划痕、磨损及亚表面裂痕、气泡等缺陷的三维分布信息，实现兼具表面及亚表面缺陷一体化检测功能；同时利用样品结构不对称性对不同方向单波矢照明光场激励产生极性散射和相邻观测点自相关累积量差异，实现超分辨测量。该发明专利技术具有可实现纳米级亚表面三维缺陷检测的优点。

The device and method of dark field confocal microscopy based on polarization autocorrelation

【技术实现步骤摘要】
基于偏振自相关的暗场共焦显微测量装置和方法
本专利技术涉及光学精密测量
，更具体的说是涉及一种基于偏振自相关的暗场共焦显微测量装置和方法。
技术介绍
高性能光学元件及微机电元件是现代高端装备的核心组成部分，为保障其加工质量和服役可靠性需要对其进行表面形貌测量和亚表面缺陷检测，目前国内外尚无设备能够同时实现上述功能。国内外现有表面形貌无损测量技术主要包括：共焦显微测量技术、白光干涉显微测量技术和变焦显微测量技术。其中共焦显微测量技术相比于另外两种技术具有测量样品适用性宽、可以测量复杂样品结构的特点，因而在工业检测领域广泛应用。亚表面缺陷无损检测技术主要包括：激光调制散射技术，全内反射显微技术，光学相干层析技术，高频扫描声学显微技术，X射线显微成像技术。其普遍存在深度定位精度不高、信噪比低、检测效率不高，检测样品受限等不足。因此，如何实现复杂样品结构检测，同时提高样品检测适用性宽、深度定位精度和检测效率是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于偏振自相关的暗场共焦显微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于偏振自相关的暗场共焦显微测量装置，其特征在于，包括：偏振环形光照明模块、偏振环形光扫描模块和共焦检偏探测模块；/n所述偏振环形光照明模块按照光束传播方向依次包括激光器(1)、扩束镜(2)、偏振片一(3)、凹面锥透镜(4)和半反半透膜(5)；/n所述偏振环形光扫描模块按照光束传播方向依次包括：二维扫描振镜(6)、扫描透镜(7)、管镜(8)、物镜(9)和样品(10)，光束在所述样品(10)表面发生反射，反射光束原路返回至所述二维扫描振镜(6)；由二维扫描振镜(6)反射的所述反射光束，经所述半反半透膜(5)反射后进入所述共焦检偏探测模块；/n所述共焦检偏探测模块按照光束传播方向依次包括：...

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振自相关的暗场共焦显微测量装置，其特征在于，包括：偏振环形光照明模块、偏振环形光扫描模块和共焦检偏探测模块；
所述偏振环形光照明模块按照光束传播方向依次包括激光器(1)、扩束镜(2)、偏振片一(3)、凹面锥透镜(4)和半反半透膜(5)；
所述偏振环形光扫描模块按照光束传播方向依次包括：二维扫描振镜(6)、扫描透镜(7)、管镜(8)、物镜(9)和样品(10)，光束在所述样品(10)表面发生反射，反射光束原路返回至所述二维扫描振镜(6)；由二维扫描振镜(6)反射的所述反射光束，经所述半反半透膜(5)反射后进入所述共焦检偏探测模块；
所述共焦检偏探测模块按照光束传播方向依次包括：光阑(11)、偏振片二(12)、聚焦透镜(13)、针孔(14)和相机(15)；所述光阑(11)接收所述半反半透膜(5)反射的所述反射光束。


2.根据权利要求1所述的基于偏振自相关的暗场共焦显微测量装置，其特征在于，所述偏振片一(3)的偏振方向进行360°方位角度旋转控制，每次旋转的角度为360°/N，通过调整所述偏振片一(3)的偏振方向令不同线偏振态的光束照明所述样品(10)；所述偏振片二(12)的偏振方向与所述偏振片一(3)的所述偏振方向相匹配。


3.根据权利要求1所述的基于偏振自相关的暗场共焦显微测量装置，其特征在于，所述凹面锥透镜(4)前后表面的底角α相同；通过对所述底角α与所述凹面锥透镜(4)厚度d的调整，将光束整形为环形光后传输至所述物镜(9)，所述环形光的外径与所述物镜(9)的入瞳相匹配，所述环形光充满所述物镜(9)的所述入瞳。


4.根据权利要求1所述的基于偏振自相关的暗场共焦显微测量装置，其特征在于，所述扫描透镜(7)工作面置于所述管镜(8)的前焦面处。


5.根据权利要求3所述的基于偏振自相关的暗场共焦显微测量装置，其特征在于，所述光阑(11)的孔径与所述凹面锥透镜(4)所产生的所述环形光孔径严格互补匹配；所述光阑(11)完全遮挡来自所述样品(10)的反射光束，携带所述样品(10)信息的散射光束进入所述共焦检偏探测模块。


6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于偏振自相关的暗场共焦显微测量方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤1：在偏振环形光照模块将平行激光光束整形成线偏振环形光束，并传输至偏振环形光扫描模块对样品(10)进行所述线偏振环形光束照明，在所述样品(10)上形成聚焦光斑；
步骤2：所述偏振环形光扫描模块采用所述聚焦光斑对所述样品(10)进行二维扫描，产生携带所述样品(10)信息的散射光和反射光；
步骤3：共焦检偏探测模块收集来自所述样品(10)的所述散射光，实现对所述样品(10)的共焦检偏探测；
步骤4：控制所述偏振环形照明模块的偏振片一(3)的偏振方向旋转，每次旋转的角度为360°/N，每旋转一次，所述共焦检偏探测模块的相机(15)采集一次所述样品(10)的二维扫描图像，获得N张不同所述线偏振态环形光束照明下的待测样品图像Ii(x,y)，i＝1，2，3，…，N，其中x为所述待测样品图像像素的行号，y为所述图像像素的列号，(x,y)代表像素点位置；
步骤5：对所述步骤4所得的N幅所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辰光，刘俭，陈刚，
申请(专利权)人：南京恒锐精密仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32