CN108027319A - 用于检测试样的表面结构和特性的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于借助于扫描装置(2)检测试样的表面结构和特性的方法，所述方法尤其用于检测通过人体皮肤的接触在物件表面上引起的或借助于痕迹载体记录的痕迹，其中试样(P)和扫描装置(2)相对于彼此运动，在所述方法中，借助由扫描装置(2)发出的光束或激光束(L)逐行地照射试样表面，检测由试样表面反射的光束或激光束(R)，并且从反射的光束或激光束(R)与发出的光束或激光束(L)的偏差中产生反射的光束或激光束(R)的强度的和试样表面的形貌的数字图像，以示出试样表面的特性。

Description

用于检测试样的表面结构和特性的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的、用于检测试样的表面结构和特性的方法，以及一种根据权利要求12的前序部分的、用于检测试样的表面结构和特性的设备。
根据本发明的用于借助于扫描装置检测试样的表面结构和特性的方法和设备能够有利地用于检测通过人体皮肤的接触在物件表面上引起的或借助于痕迹载体记录的痕迹，在医学技术中用于在皮肤癌检查中的反射光观察，以及在工业领域中用于检测表面覆层以及用于物件的位于内部的层的厚度测量。
背景技术
从DE 10 2011 111168 A1中已知一种用于检测痕迹载体上的压痕的设备，所述设备包含痕迹载体涂层、具有接收红外射束的相机的记录头和用于记录头的支架，借助所述支架将记录头相对于痕迹载体保持件保持。红外相机接收由痕迹载体上的压痕发射的和/或反射的红外射束。记录头设置在支架中，所述支架包含用于设定记录头与痕迹载体的间距的可伸缩的柱，所述柱能够水平地沿着由两个梁保持的梁线性地移动。记录头附加地具有用于创建在痕迹载体上存放的证据的图像的数字相机以及红外发射器，所述红外发射器沿围绕红外相机的圆运动。
在此不利的是，痕迹载体的扫描面限制于用于移动记录头的梁装置的尺寸，和在扫描痕迹载体上的压痕时变形和遮暗的风险，以及由于射到压痕上的外来光造成的扫描图像的失真。
从DE 100 22 143 A1中已知一种用于检测指纹的方法，其中借助于相机在不可见的、红外的波长范围中记录设置在痕迹载体上的指纹的图像，使得图像不仅如在可见的波长范围中那样通过反射或吸收射入的光、而且也通过发射的热辐射产生。为了该目的，将痕迹载体放置到调温底座上并且通过侧向地且在高度上与调温底座错开设置的光源照射。借助于相机记录图像，所述相机设置在位于调温底座上的痕迹载体之上。通过将光谱过滤器设置在光源和相机上，用期望的波长范围的光照亮痕迹载体。
在所述用于检测痕迹载体上的压痕的装置中不利的是，由于光源的设置，通过相机的锥形视野和位置在压痕的结构化的表面上出现遮暗以及不可见的区域，这使得需要在不同视角下记录压痕，以便能够从各个子图像中计算完整的三维图像。
发明内容
本发明基于的目的是，提供用于检测试样的表面结构和特性的方法和设备，所述方法和设备在试样表面的尺寸至少理论上不受限制的情况下，能够实现在扫描过程中以高的分辨率无变形地并且无阴影地记录试样的强度图像和形貌以及需要时记录彩色图像(RGB图像)。
根据本发明，所述目的通过根据权利要求1的特征的用于检测试样的表面结构和特性的方法来实现。
根据本发明的方法确保，在试样表面的尺寸至少理论上不受限制的情况下，借助唯一的扫描过程，以高分辨率以及无变形地且无阴影地检测试样的形貌和试样的表征表面上和表面中的化学物质的强度图像，即使在外来光射入时也确保可靠的功能，并且需要时能够实现记录彩色图像(RGB图像)。
通过逐行地扫描试样表面，以高的分辨率确保无变形地且无阴影地记录试样表面的形貌以及反射的光束的强度进而试样的或者在试样或试样表面中包含的化学物质的特性。因此，逐行扫描的各个像点能够组合成试样表面的形貌的和反射的光束的强度的有意义的数字图像，以评定试样的或在试样或试样表面中包含的化学物质的特性。
由扫描装置发出的光束要么以对应于试样表面上的待检测的化学物质的之前确定的显著的吸收峰值的波长范围的波长发出，要么扫描装置配置为，使得由扫描装置发出的光束在红外光谱的范围中发射或调谐光。在首先提到的情况下，以了解待检查的试样的吸收峰值为出发点，而在其次提到的情况下，进行“预扫描”，以确定试样的或化学物质的吸收峰值。
优选地，用具有优选小于或等于0.1mm的预设的激光束直径的激光束，以对应于激光束直径的步距，逐行地照射试样表面，与发出的激光束同轴地检测反射的激光束，并且评估由试样表面反射的激光束的渡越时间，以创建对应于试样表面的形貌的距离图像，以及评估由试样表面反射的激光束与由扫描装置发出的激光束的偏差，以创建对应于在试样表面上和在试样表面中的化学物质的强度图像。
通过使用尤其构成为IR激光扫描仪的扫描装置，结合对激光束直径限界的准直光学装置，确保在检测试样表面上的化学物质时的高的分辨率，同时与发出的光束同轴地检测反射的光束确保无变形的且无阴影的扫描，以最优地示出和评估试样表面。
为了确定试样表面的形貌，要么检测由扫描装置发出的和由试样表面反射的激光束的与扫描装置距试样表面的间距相关的渡越时间并且评估为对应于试样表面的形貌的距离图像，要么检测在由扫描装置发出的激光束和由试样表面反射的激光束之间的相移并且评估以确定试样表面的形貌。
借助于所述方法，也能够评估试样的位于内部的层，所述位于内部的层不同于位于外部的层。
优选地，将由扫描装置发出的光束或激光束正弦形地调制，并且为了确定在由扫描装置发出的和由试样表面反射的光束或激光束之间的相移，将由扫描装置检测的反射的光束或激光束和与发出的光束或激光束同步的基准信号关联。
在优选的实施方式中，用调制的光束或激光束连续地逐点扫描试样表面，并且基于设置成矩阵的距离和强度测量模拟数字图像的接地的图像元素。
为了创建RGB图像，能够将反射的光束或激光束借助于RGB传感器检测，以确定扫描的试样表面的色值，在RGB图像计算单元中处理并且在显示器上示出。
用于检测试样的表面结构和特性的设备包含：
-试样容纳部；
-扫描装置，所述扫描装置具有：
-光源，用于发出具有化学物质的已知的或之前确定的显著的吸收峰值的波长范围的光束，或用于以在红外发射光谱的范围中的光束确定显著的吸收峰值，受到调谐，
-接收器，所述接收器用于接收由试样表面透射的或反射的光束，和
-X-Y轴转向单元，所述X-Y轴转向单元借助由光源发出的光束扫描试样表面；和
-评估装置，所述评估装置具有：
-第一计算单元，所述第一计算单元用于产生具有化学物质的试样表面的形貌的距离图像，
-第二计算单元，所述第二计算单元用于产生具有化学物质的试样表面的描绘反射的光束的强度的红外图像，和
-中央计算单元，所述中央计算单元双向地与存储器、显示器和第一计算单元和第二计算单元连接。
为了改变在试样容纳部和扫描装置之间的间距，试样容纳部和/或扫描装置与Z轴驱动单元连接，所述Z轴驱动单元双向地经由Z轴传动单元与中央计算单元连接。
为了对距离和强度图像补充地产生RGB图像，能够设有对准试样表面的RGB图像记录单元，所述RGB图像记录单元双向地经由第三计算单元与中央计算单元连接。
在扫描装置的光源将发出的光束经由发送光学装置和X-Y轴转向单元对准到试样表面上期间，扫描装置的优选包含红外光电二极管接收器的光接收器在接收反射的光束的接收侧上与接收光学装置连接。
在优选的实施方案中，扫描装置包含红外激光辐射器，所述红外激光辐射器将IR激光束经由受激光操控电子装置操控的调制器对准到准直器上，所述准直器将IR激光束以限定的激光束直径发射到优选由电动机驱动的多边形转向镜构成的转向装置上，所述转向装置将IR激光束逐行地转向到试样上并且将由试样表面反射的IR激光束转向至光电二极管。
设置在准直器和转向装置之间的光路中的分光镜一方面允许由准直器发出的IR激光束朝向转向装置通过，并且另一方面将由转向装置连续地汇集的、由试样表面反射的IR激光束转向至光电二极管。
由转向装置逐行地扇状散开的IR激光束以及由转向装置接收的反射的IR激光束经由修正透镜和换向镜传导至试样，其中将由转向装置逐行地扇状散开的IR激光束的至少一部分转向到同步光电二极管上。
附图说明
根据在附图中示出的实施例，应详细阐述本发明所基于的构思。附图示出：
图1示出具有集成的RGB传感器的扫描和评估装置的方框图；
图2示出扫描和评估装置的方框图，以阐述光学的脉冲渡越时间测量的工作原理；
图3示出发射的光束或激光束的和基准光束或激光束的时间变化曲线，以阐述相位差测量；
图4示出扫描装置的结构构造的示意图连同光学光路的示图；以及
图5示出由扫描装置发出的调制的光束或激光束和反射的调制的光束或激光束的平行的光路的示意图。
图6示出单色光的强度通过油涂层减小；
图7示出通过吸收光谱学反馈层厚度的示意图；
图8示出具有位于试样表面上的油脂层的试样的示意图；
图9示出在两个选择的测量点上借助分光镜测量试样表面的波长关于吸收带的示意图；
图10示出强度图像的示意的二维图；
图11示出强度图像的示意的三维图；以及
图12作为灰度示出对象的示意的三维图并且以色彩图示出位于表面上的化学物质。
具体实施方式
图1示出用于检测试样的或测量对象P的表面结构和特性的设备的方框图。试样或测量对象P设置在试样容纳部1上，所述试样容纳部与Z轴驱动单元5连接，以设定在扫描装置2和试样容纳部1之间的间距。虚线围绕的扫描装置2由发送器以及由接收器构成，所述发送器具有IR激光光源22、激光操控电子装置21和发送光学装置23，所述接收器具有IR光电二极管接收器25、登录信号放大器24和接收光学装置26。
IR激光光源22由激光操控电子装置21操控，所述激光操控电子装置由脉冲发生器8产生时钟脉冲。由IR激光光源22发出的激光束L借助于例如呈准直器的形式的发送光学装置23准直成小于或等于0.1mm的激光束直径，并且对准到位于试样容纳部1上的试样P上。以对应于激光束直径的步距线性地借助于激光束L移过试样表面，并且由接收光学装置26接收由试样表面反射的激光束R，并且发出到IR光电二极管接收器25上，所述IR光电二极管接收器在输出侧上与登录信号放大器24连接，所述登录信号放大器将放大的测量信号输出到虚线围绕的评估装置3上，所述评估装置具有第一计算单元31和第二计算单元32，所述第一计算单元用于计算对应于试样表面的形貌的距离图像，所述第二计算单元用于计算对应于试样表面的化学物质的强度图像，所述强度图像同样由脉冲发生器8产生时钟脉冲。第一和第二计算单元31、32双向地与中央计算单元(CPU)30连接，在所述中央计算单元上双向地连接有存储单元61和外部的存储单元62。
由扫描装置2的发送器21、22、23发出的激光束L在待检查的试样P的吸收光谱中的波长范围中发出。替选地，发送器21、22、23宽带地将在红外光谱中的激光束发出到试样表面上，其中波长在0.2nm步距的范围中改变或调谐。
将由IR激光光源22发出的激光束在发送光学装置23中以准直成小于或等于0.1mm的直径的方式对准到试样表面上，并且借助于转向装置、例如借助于多边形镜或电流计逐行地以对应于射束直径的步距线性地移过，使得借助于转向装置，沿一个轴(X轴)并且通过试样或扫描装置的进给沿另一轴(Y轴)扫描试样表面，以扫描X-Y面。
使扫描装置2或试样容纳部1在垂直于Z轴的X-Y平面中移动的X-Y轴转向单元4引起，借助于扫描装置2扫描试样表面的整个范围。通过结合X-Y轴移置逐行地扫描试样表面，能够以直至10m的宽度和任意长度扫描试样表面。
X-Y轴转向单元4由X-Y轴传动单元40操控并且将位置信号输出到所述X-Y轴传动单元上。X-Y轴传动单元40双向地与中央计算单元30连接。Z轴驱动单元5由Z轴传动单元50操控并且将高度位置信号输出到所述Z轴传动单元上，其中Z轴传动单元50同样双向地与中央计算单元30连接。
为了确定由扫描装置2扫描的试样表面的色值，能够附加地设有外部的RGB图像记录单元7，所述RGB图像记录单元对准到试样表面上并且与第三计算单元33连接，所述第三计算单元同样双向地连接到中央计算单元30上。
为了检测试样表面的形貌或轮廓以及试样P的化学物质的特性，测量激光信号的或激光脉冲的渡越时间，所述渡越时间与试样表面的轮廓的各个点的间距相关，使得通过计算距离图像检测试样表面的形貌的精确影像。
因为待检查的化学物质具有特定的吸收特性，所以反射的激光束R的强度或光强提供关于试样的或试样表面的特性或组成的结论。因此，从各个强度测量点中，在扫描试样表面时能够检测和评估试样表面的强度图像。为了该目的，每个单独的测量点例如能够以0至100标刻度的强度的形式示出，其中通过将不同的色度与强度值相关联，能够实现容易可见地描绘强度图像并且在图像显示单元或显示器9上相应地以影像的方式示出。
随后，应根据图2和3详细阐述对于确定试样表面的形貌所需要的、对试样表面的各个点和扫描装置2之间的距离的测量。
图2示出用于阐述光学的脉冲渡越时间测量(TOF-Time-of-Flight，渡越时间)的工作原理的示意方框图。与根据图1的方框图类似地，设有激光光源22，所述激光光源的发出的激光束L由发送光学装置23准直地对准到位于试样容纳部1上的试样P的试样表面上。反射的激光束R由接收光学装置26接收并且发出到光电二极管接收器25上。激光光源22以及光电二极管接收器25将输出信号发出到时间测量装置27上，所述时间测量装置在输出侧与微处理器300连接。在微处理器300上连接有测量装置的数字输出端28并且可选地还有模拟输出端29。
激光光源22在发出激光脉冲L的同时触发时间测量装置27。激光脉冲L射到试样表面上，由所述试样表面反射，并且作为反射的激光脉冲R由接收光学装置26接收并且由光电二极管接收器25探测，所述光电二极管接收器停止时间测量装置27，使得测量间距相关的信号渡越时间，所述信号渡越时间直接对应于试样表面的相应的测量点与扫描装置2的间隔。
因为在试样表面的轮廓非常平坦时，在激光束的间距相关的信号渡越时间中仅测量小的差值，所以检测、评估和描述试样表面的形貌的精度与时间测量的精度相关。出于所述原因，替选地使用用于借助于相移的间距测量的方法，所述方法的工作原理在图3中示出，并且所述方法通过如下方式基本上由与在图2中相同的设备使用：代替时间测量装置27使用相位测量装置。
在所述方法中，测量相移，光学调制的测量信号由于其路径相关的信号渡越时间相对于基准信号具有所述相移。在此，光学的脉冲渡越时间测量中的激光脉冲由正弦形调制的信号替代，所述信号的相位通过如下方式确定：由光电二极管接收器25接收的信号与同步的基准信号相关联。这样确定的相移或相位差Δφ与激光脉冲从激光光源22直至光电二极管接收器25的渡越时间成比例。
为了由在上文中描述的一维的渡越时间测量形成三维的间隔测量，借助于扫描装置2用调制的激光光束扫描试样表面，并且连续地逐点测量试样表面。设置在矩阵中的测量结果是数字图像的图像元素，所述数字图像描绘间隔图像进而描绘试样表面的形貌和试样表面的强度图像，所述强度图像对应于试样表面的特性。如果附加地使用RGB传感器，那么能够补充地从测量的点的确定的色值中创建RGB图像。
经由在根据图1的扫描装置2和评估装置3之间的接口，将测量数据、即间隔值、强度值和RGB色值传递到评估装置3、例如PC或笔记本上，其中所述测量数据借助于软件组成间隔图像、强度图像和可能的真彩色图像并且在图像显示单元或显示器9上显示。
除了测量数据的图像显示以外，评估装置3也引起扫描装置2的采集控制，例如试样表面的待扫描的区域的选择，在扫描过程中的步距的预设，试样容纳部1的高度设定等。
图4以示意图示出根据本发明的设备的一个实施例和用于扫描设置在试样容纳部1上的三维结构化的试样P的光学光路。
扫描装置2在印刷电路板20上包含：激光光源22，所述激光光源经由线路10与电压供应装置连接；设置在由激光光源22发出的激光束的光路中的调制器11，所述调制器经由控制线路101与未详细示出的激光操控电子装置连接；和设置在激光束的光路中的准直器13，所述准直器将激光束准直成1mm或更小的、尤其小于或等于0.1mm的直径，并且通过半透明的镜14对准到多边形转向镜15上。由电动机16驱动的多边形转向镜15将激光束转向到修正透镜17上，其中激光束由于多边形转向镜15的旋转在修正透镜17的长度上转向，这示意地通过绘制的箭头表明。
设置在准直器11和多边形转向镜15之间的光路中的半透明的镜14一方面允许由准直器11发出的激光束L朝向多边形转向镜15通过，并且另一方面将由多边形转向镜15连续地汇集的、由试样表面反射的激光束R转向至图像记录光电二极管12。
同步光电二极管19用于使发出的激光束L与反射的激光束R同步，并且同样通过由多边形转向镜15转向的激光束启动。经由换向镜18，将分别描述一行的激光束对准到位于试样容纳部1上的试样P上，以检测试样表面的形貌以及试样表面的特性，所述形貌和特性通过试样表面的吸收特性确定并且对应于由各个强度测量点组成的强度图像。
将由试样表面反射的激光束R经由换向镜18和修正透镜17转向至旋转的多边形转向镜15，由所述多边形转向镜将反射的激光束R通过半透明的镜14换向至图像记录光电二极管12。
图4示出扫描线SL，所述扫描线由扫描装置扫描，使得检测试样P沿一个轴方向(X轴)的形貌和特性，同时为了检测整个试样表面，试样容纳部1或扫描装置2与其垂直地(Y轴)运动，使得逐像素地创建二维图像，所述二维图像通过检测IR激光L的渡越时间或相移而扩展成第三维，即试样P的形貌。
附加地，IR探测器91、92连同在其前方定位的物镜93、94倾斜于试样容纳部1定位，其中一个IR探测器91沿着Y轴定向，而另一IR探测器92与其垂直地沿着X轴定向。
图5同样以示意图示出扫描装置2发出调制的IR激光束L并且接收反射的调制的IR激光束R的原则上的功能，将反射的调制的IR激光束R的渡越时间或相对于调制的IR激光束L的相移组合成强度图像，以确定间隔图像，进而确定试样P的表面的形貌和所述试样的吸收特性进而化学组成。
IR探测器91、92和物镜93、94倾斜于试样容纳部1定位，其中一个IR探测器91沿Y方向定向，并且另一IR探测器92沿X方向定向。
根据本发明的解决方案能够实现，经由在每个测量点上的强度测量来推断出化学物质的层厚度，这对于开头提到的应用领域补充地也能够用于测量薄膜上的材料覆层、粘结层以及在多层构造的情况下也能够用于测量位于内部的层。对此的实例在图6至11中示出。
图6以示意图示出单色光的强度通过在试样1的板条100上的油膜101降低。具有初始强度I0的单色光、例如激光对准到试样1上。单色光的强度通过油膜101的层厚度相关的吸收IA、在油膜101的表面的边界层以及油膜101和板条100的表面之间的边界层上的反射IR并且通过覆层的散射光IS降低。
图7以关于波数的吸收的示意图示出层厚度的通过根据图6的装置的吸收光谱学的反馈。
图7示出表示油膜101的层厚度相关的吸收IA的峰值A1以及借助A2示出单色光的强度通过在油膜101的表面上的反射、通过覆层的散射光和在油膜101和板条100之间的边界层的反射的降低。
在图8和9中示出借助分光镜的测量的一个实例。作为试样使用在图8中示意地示出的碟，所述碟具有位于其上的油脂层和两个测量点M1和M2。
图9示出两个光谱，在具有油脂层的碟试样上，在碟试样上的两个测量点M1和M2上测量所述光谱。在根据图9的图表中，示出吸收峰值连同其所属的官能团。除了在大约1000cm-1处的宽的、强的吸收峰值以外，出现其他的吸收峰值，所述其他的吸收峰值大约在1500cm-1(亚甲基CH2和亚甲基CH2和甲基CH3)，大约在1750cm-1(酮C＝0)、2700cm-1和3000cm-1。宽的吸收峰值在3700cm-1和3350cm-1(H2O和OH)之间出现。所述附加的峰值能够全部归因于油脂层的存在，OH基团的吸收峰值能够出自油脂或出自空气湿气，所述空气湿气已经积聚在碟表面上。
在图9中示出的在根据图8的两个测量点M1和M2上的关于波数的吸收示出在800-1和3750cm-1之间的波长范围中的对于特定的材料典型的峰值。在2850cm-1处和在2900cm-1处，可见手指痕迹油脂的特征带。在手指痕迹扫描的情况下，优选仅对所述带进行评估，然而不对在1μm-10μm的波长范围中的整个吸收带进行评估。
图10示出强度图像的二维图，其中示出每个像素的相应的X/Y位置和每个像素的借助于灰度图示出的强度，使得从中得出试样的表面的结构示图。
图11示出在试样表面上的每个单独测量点的强度图像的影像的三维图以及光谱强度的在其旁边示意示出的刻度，所述刻度优选彩色地布置并且对应于测量点的相应的颜色，使得除了对试样表面的定性评定以外，定量评定也是可行的。在图11中以灰度示出的形貌能够如在绘图中那样二维地示出，但是也能够三维地连同位于其上的物质S如在图12中示出的那样示出。
图12示出试样P的示意的二维图，所述二维图具有作为灰度的试样P的高度轮廓Z1，并且示出位于试样P的表面上的化学物质S，所述化学物质具有高度轮廓Z2，所述高度轮廓Z2例如以红色等级图示出。与物质S的高度Z2相关地，所述物质能够在二维图像中在从亮红至暗红的色板中示出。借助根据本发明的扫描和采样法和由此派生出的扫描设备，实现如下技术，所述技术能够实现借助单独的扫描过程无阴影地并且无咬合地记录试样表面，其中
-创建间隔图像
–创建强度图像
–在设置用于确定测量的点的色值的RGB传感器的情况下，按照需要创建RGB图像，
上述图像具有大约1mm、尤其小于或等于0.1mm的间距分辨率，其中每个扫描的像素提供图像和间隔信息。此外，根据本发明的方法以及根据本发明的设备确保抑制背景光，使得即使在外来光的情况下也确保扫描方法的可靠的功能。
附图标记列表
1 试样容纳部
2 扫描装置
3 评估装置
4 X-Y轴转向单元
5 Z轴驱动单元
7 RGB图像记录单元(RGB传感器)
8 脉冲发生器
9 图像显示单元(显示器)
10 线路
11 调制器
12 图像记录光电二极管
13 准直器
14 半透光的镜
15 多边形转向镜
16 电动机
17 修正透镜
18 换向镜
19 同步光电二极管
20 印刷电路板
21 激光操控电子装置
22 IR激光光源
23 发送光学装置
24 登录信号放大器
25 光电二极管接收器
26 接收光学装置
27 时间或相位测量装置
28 数字输出端
29 模拟输出端
30 中央计算单元(CPU)
40 X-Y轴传动单元
50 Z轴传动单元
61 存储单元
62 外部的存储单元
91、92 IR探测器
93、94 物镜
100 板条
101 油膜
300 微处理器
A1、A2 峰值
I 透过的光
IA 层厚度相关的吸收
IO 初始强度
IR 反射
IS 散射光
L 发出的激光束
M1、M2 测量点和曲线
R 发射的激光束
S 物质
P 试样或测量对象
Δφ 相移或相位差

Claims (23)

1.一种用于借助于扫描装置检测试样的表面结构和特性的方法，所述方法尤其用于检测在试样表面上和在试样表面中的化学物质，其中将所述试样和所述扫描装置相对于彼此移动，
其特征在于，
借助由所述扫描装置(2)发出的光束(L)逐行地照射所述试样表面，检测由所述试样表面反射的光束(R)，并且从反射的光束(R)与发出的光束(L)的偏差中产生反射的光束(R)的强度的和所述试样表面的形貌的数字图像。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
以如下波长发出所述光束(L)，所述波长对应于所述试样表面的、尤其待检测的所述化学物质的特性的吸收光谱的波长范围。
3.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述扫描装置(2)发出如下光束，所述光束在红外光谱中宽带地发射光。
4.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，
其特征在于，
借助具有预设的激光束直径的激光束(L)，以对应于所述激光束直径的步距逐行地照射所述试样表面，与发出的激光束(L)同轴地检测和评估反射的激光束(R)。
5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于，
将发出的激光束(L)准直成小于或等于1mm、尤其小于或等于0.1mm的激光束直径。
6.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，
其特征在于，
评估所述试样的位于内部的层的厚度，所述位于内部的层不同于位于外部的层。
7.根据权利要求4或5所述的方法，
其特征在于，
检测由所述扫描装置(2)发出的激光束和由所述试样表面反射的激光束(R)的与所述扫描装置(2)距所述试样表面的间距相关的渡越时间，并且对其进行评估，以创建对应于所述试样表面的形貌的距离图像。
8.根据权利要求4或5所述的方法，
其特征在于，
检测在由所述扫描装置(2)发出的激光束(L)和由所述试样表面反射的激光束(R)之间的相移(Δφ)，并且对其进行评估，以确定所述试样表面的形貌。
9.根据上述权利要求4至7中任一项所述的方法，
其特征在于，
评估由所述试样表面反射的激光束(R)与由所述扫描装置(2)发出的激光束(L)的与吸收相关的偏差，以创建对应于在所述试样表面上和在所述试样表面中的所述化学物质的强度图像。
10.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于，
将由所述扫描装置(2)发出的激光束正弦形地调制，并且为了确定在由所述扫描装置(2)发出的激光束和由所述试样表面反射的激光束(R)之间的相移(Δφ)，将由所述扫描装置(2)检测的反射的激光束(R)和与发出的激光束(L)同步的基准信号关联。
11.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
借助经调制的光束(L)连续地逐点扫描所述试样表面，并且从设置成矩阵的间隔和强度测量中模拟数字图像的图像元素。
12.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，
其特征在于，
借助于RGB图像记录单元(7)检测反射的光束(R)，以确定扫描的所述试样表面的色值。
13.一种用于检测试样的表面结构和特性的设备，所述设备尤其用于执行根据上述权利要求中至少一项所述的方法，
其特征在于设有：
-试样容纳部(1)；
-扫描装置(2)，所述扫描装置具有：
-光源，用于发出具有化学物质的已知的或之前确定的显著的吸收峰值的波长范围的光束，或用于以在红外发射光谱的范围中的光束确定显著的吸收峰值，受到调谐，
-接收器，所述接收器用于接收由所述试样表面透射的或反射的光束，
-X-Y轴转向单元，所述X-Y轴转向单元借助由所述光源发出的光束扫描所述试样表面；和
-评估装置(3)，所述评估装置具有：
-第一计算单元(31)，所述第一计算单元用于产生具有所述化学物质的所述试样表面的形貌的距离图像，
-第二计算单元(32)，所述第二计算单元用于产生具有所述化学物质的所述试样表面的描绘反射的光束(R)的强度的红外图像，和
-中央计算单元(30)，所述中央计算单元双向地与数据存储器(61，62)、图像显示单元或显示器9和所述第一计算单元和所述第二计算单元(31，32)连接。
14.根据权利要求12所述的设备，
其特征在于，
所述试样容纳部和/或所述扫描装置(2)与Z轴驱动单元(5)连接，以改变在所述试样容纳部(1)和所述扫描装置(2)之间的间距，所述Z轴驱动单元双向地经由Z轴传动单元(5)与所述中央计算单元(30)连接。
15.根据权利要求12或13所述的设备，
其特征在于，
设有定向到所述试样表面的RGB图像记录单元(7)，所述RGB图像记录单元双向地经由第三计算单元(33)与所述中央计算单元(30)连接，以产生RGB图像。
16.根据上述权利要求12至14中至少一项所述的设备，
其特征在于，
所述光源(21，22，23)具有IR激光光源(22)、将由所述IR激光光源(22)发出的光束(L)对准到所述试样表面上的发送光学装置(23)和用于操控所述IR激光光源(22)的光源操控电子装置(21)。
17.根据上述权利要求12至15中至少一项所述的设备，
其特征在于，
所述光接收器(24，25，26)具有IR光电二极管接收器(25)、设置在接收反射的光束(R)的接收侧上的接收光学装置(26)和放大由所述IR光电二极管接收器(25)发出的信号的登录信号放大器(24)。
18.根据上述权利要求12至17中至少一项所述的设备，
其特征在于，
脉冲发生器(8)操控所述光源操控电子装置(21)、所述登录信号放大器(24)和三个所述计算单元(31，32，33)。
19.根据上述权利要求12至18中至少一项所述的设备，
其特征在于，
所述IR激光光源(22)将IR激光束(L)经由受激光操控电子装置(21)操控的调制器(11)对准到准直器(13)上，所述准直器将所述IR激光束(L)以限定的激光束直径发出到转向装置(15)上，所述转向装置将所述IR激光束逐行地转向到所述试样(P)上并且将由所述试样表面反射的IR激光束(R)转向至图像记录光电二极管(12)。
20.根据权利要求19所述的设备，
其特征在于，
在所述准直器(13)和所述转向装置(15)之间的光路中设置有半透明的镜(14)，所述半透明的镜一方面允许由所述准直器(13)发出的IR激光束(L)朝向所述转向装置(15)通过，而另一方面将由所述转向装置(15)连续地汇集的、由所述试样表面反射的IR激光束(R)转向至图像记录光电二极管(12)。
21.根据权利要求19或20所述的设备，
其特征在于，
将由所述转向装置(15)逐行地扇状散开的IR激光束(L)以及由所述转向装置(15)接收的反射的IR激光束(R)经由修正透镜(17)和换向镜(18)引导至所述试样(P)。
22.根据上述权利要求19至21中任一项所述的设备，
其特征在于，
将由所述转向装置(15)逐行地扇状散开的IR激光束(L)的至少一部分转向到同步光电二极管上。
23.根据上述权利要求19至22中任一项所述的设备，
其特征在于，
所述转向装置由电动机驱动的多边形转向镜(15)或检流计构成。
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