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国内外三维形貌测量的研究现状(2)

时间:2022-04-01 22:04来源:毕业论文
3)。基于单色光的移相法 基于单色光的移相干涉测量[9]的原理是:通过改变参考光的光程,对物光与参考光的相位差进行时间调制,使干涉场中每一点的光

3)。基于单色光的移相法

基于单色光的移相干涉测量[9]的原理是:通过改变参考光的光程,对物光与参考光的相位差进行时间调制,使干涉场中每一点的光强以余弦形式变化,由此,只要获得3幅以上的干涉图像,即可利用相应的移相算法,得到对应于每一被测物点的包裹相位,进而利用解相位包裹就可得到被测物面上任一点的真实相位,由于形成干涉的参考面通常是平面,这样得到的相位分布也即反映了表面各点的实际相位分布,于是只要利用相位与物面高度的关系就可得到被测物体的表面形貌。相较于其他的测量方式,移相法具有测量速度快,得到的结果精度高的优点。但是因为照明光源为单色光,当表面相邻两点的高度差≥λ/2时,因解包裹时会出现相位不确定性,所以只能测量表面形貌起伏小于λ/2的样品,而对于相邻物点高度差大于等于λ/2的表面或台阶面则无法进行准确的测量,因此基于单色光的移相法有着一定的适用范围。

4)。白光扫描干涉法白光扫描干涉技术[10]是另一种用来测量微观物体三维形貌的常见典型方法。它采用的光源为白光光源,因为白光光源通常包括了整个可见光区域的所有光谱成分,是连续光谱。在发生干涉时,两列相干光波之间允许的光程差极小,相干长度极短,一般仅有数微米。于是,对于物面某点,若各个波长对应的光程差均为零,则所有波长在该点产生零级条纹并相互重合,同时该点处白光干涉条纹的对比度也最大。同时,在解相位时也不存在相位模糊问题。基于上述特性,对于每一物点通过确定零级条纹的位置,就可解算出物面各点的相对高度,

即使样品表面相邻物点的高度差大于λ/2,也不至于引起相位重构时出现错误。所以白光扫描干涉法能够克服用单色光测量时对陡峭甚至台阶形表面不能测量的弱点。

白光扫描干涉测量的基本思路是:用干涉显微镜对被测表面分布范围进行等间隔扫描由此得到若干幅干涉图,再通过一定的重构算法即可计算出各个点的相对高度,从而复原出待测样品表面的三维形貌。目前基于白光扫描干涉技术进行微轮廓形貌测量的比较著名的产品有美国WYKO公司生产的NT9100光学轮廓仪,NT9100光学轮廓仪是一款使用便利、性能卓越,性价比高的非接触无损伤三形貌维测量仪器。WYKO最新的第九代系统采用独有的双LED照明光源专利技术,能够更好的检测超光滑表面及非常粗糙的表面;它的测量范围可达亚纳米级粗糙度到毫米级的台阶高度。此外还有美国ZYGO公司推出的Newview5000表面三维轮廓仪,其既能测量物体的表面粗糙度,同时也可以测量物体的表面三维形貌并可自动生成分析报告

总之,白光扫描干涉法不仅可以测量三维微观形貌,而且具有非接触、测量范围大、无相位模糊和测量精度高等优点,因而相较于其它方式具有非常广阔的应用前景,可以用来测量表面不连续的或有台阶面的微观物体的三维形貌[11]。

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