CN116295102A - 基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置及应用方法，本发明的测量装置包括光束生成单元、第一分光棱镜、第一显微物镜、第二显微物镜、光束反射单元、图像采集单元、样品调整台、被测件和微球透镜，光束反射单元包括遮光板，在遮光板遮挡光束反射单元的状态下，采集被测件的目标区域表面反射的激光以实现对被测件的横向二维超分辨成像；在遮光板未遮挡光束反射单元的状态下，采集被测件的目标区域表面反射的激光与反射单元的反射光干涉以实现对被测件的目标区域的三维形貌测量。本发明将激光光镊技术引进微球透镜超分辨技术与白光干涉显微技术相结合，能够实现对被测件的超分辨、高精度、灵活和高效的二维或三维形貌测量。

Description

基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置及应用方法

技术领域

本发明涉及显微干涉测量技术领域，具体涉及一种基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置及应用方法。

背景技术

白光干涉扫描测量作为双光束干涉显微扫描测量，当测量光路与参考光路光程差为零时，被测样品表面光强达到最大值。压电陶瓷带动显微物镜对被测面表面的三维结构进行垂直扫描，通过CCD相机记录下扫描过程中各个像素点的光强值，由光强值与扫描位置的对应关系，通过求解各个像素点最大光强值对应位置的高度差，实现被测件表面三维形貌的恢复。目前，商用的白光干涉仪在垂直分辨率上已经达到亚纳米的水平，垂直精度上已经达到1nm的水平。轴向分辨力高的同时，白光干涉扫描测量还具有无损、高效、无相位模糊等测量优势。因此白光干涉扫描测量被广泛应用于台阶、沟槽等微结构及光学元器件的表面形貌的测量。但其横向分辨率仍受显微物镜的光学衍射极限限制，在可见光波段，横向分辨率最高达到200nm。

为适应更小尺度微纳器件的测量需求，突破光学显微镜的光学衍射极限，提高其横向分辨率就显得尤为重要。近年来，基于微球透镜的超分辨显微成像方式成为显微光学领域的研究热点。英国曼彻斯特大学的王增波首次利用二氧化硅微球透镜无浸液地放置在样品表面，在传统的光学显微镜下观察样品，将可见光波段光学显微镜的成像分辨率提升到50nm（1.Wang, Z. , Guo, W. , Li, L. , Luk"Yanchuk, B. , Khan, A. ,&Liu, Z. ,et al. Optical virtual imaging at 50 nm lateral resolution with a white-lightnanoscope[J]. Nature Communications, 2011(2):218.）。随后国内外学者对基于微球透镜的超分辨显微成像方式展开了探索，并将微球透镜与白光干涉显微技术相结合，实现了微纳器件的三维超分辨检测。王飞飞和I.Kassamakov将微球透镜分别与Linnik白光干涉显微镜和Mirau型白光干涉显微镜结合，成功实现了对100nm周期结构的蓝光光盘的三维形貌测量（2. Wang F ,Liu L ,Yu P , et al. Three-Dimensional Super-ResolutionMorphology by Near-Field Assisted White-Light Interferometry[J]. ScientificReports，2016（6）：24703.和3. Kassamakov I ,Lecler S ,Nolvi A , et al. 3d super-resolution optical profiling using microsphere enhanced mirau interferometryopen[J]，2017，7（1）：3683.）。

目前，利用微球透镜进行超分辨测量时，微球都是以随机分散的方式置于被测件表面，微球在被测件表面随机分布，因此无法实现对指定目标区域的超分辨测量，且由于微球大小只有几微米至数十微米，测量区域较小，存在物镜全视场的严重浪费，因此需要对测量区域进行拼接。无论是想对指定目标区域进行超分辨测量还是要对微球成像区域进行拼接测量，都需要对微球位置进行移动。LEE J Y和LI J分别使用钨探针和微球机器人将微球移动到待观测目标区域，实现指定待测区域的形貌测量，并进一步完成成像结果的拼接（4.Ju Y L , Hong B H , Kim W Y , et al. Near-field focusing and magnificationthrough self-assembled nanoscale spherical lenses[J]. Nature, 2009, 460(7254): 498-501和5. Li J , Liu W , Li T , et al. Swimming Microrobot OpticalNanoscopy[J]. Nano Letters, 2016:6604.）。以上利用钨探针和机器人的方式虽然成功实现了对微球透镜的移动，但技术实现较为复杂，且在白光干涉扫描测量中存在扫描效率低的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置及应用方法，本发明将激光光镊技术引进微球透镜超分辨技术与白光干涉显微技术相结合，能够实现对被测件的超分辨、高精度、灵活和高效的二维或三维形貌测量。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置，包括光束生成单元、第一分光棱镜、第一显微物镜、第二显微物镜、光束反射单元、图像采集单元、样品调整台、被测件和微球透镜，所述被测件设于样品调整台上，所述微球透镜设于被测件表面上，所述光束生成单元用于生成光镊光束和成像光束，所述光镊光束通过第一显微物镜聚焦形成镊尖以用于捕获被测件表面的微球透镜并置于被测件的目标区域，被测件的目标区域表面反射的激光射入第一分光棱镜，所述光束反射单元包括一可拆卸的遮光板，在遮光板遮挡光束反射单元的状态下，被测件的目标区域表面反射的激光经过第一分光棱镜后直接被图像采集单元采集以实现对被测件的目标区域的横向二维超分辨成像；在遮光板未遮挡光束反射单元的状态下，被测件的目标区域表面反射的激光与成像光束通过第二显微物镜照射到光束反射单元反射回来的反射光在第一分光棱镜处发生干涉被图像采集单元采集以实现对被测件的目标区域的三维形貌测量。

所述光束生成单元包括白光光源、激光光源、第二分光棱镜和光束整形组件，所述白光光源、激光光源两者相互垂直布置且分别布置于第二分光棱镜的光路输入侧，所述光束整形组件设于第二分光棱镜的光路输出侧以用于将激光和白光整形得到生成光镊光束和成像光束。

所述光束整形组件包括依次顺序布置的第一聚光镜、孔径光阑、第二聚光镜以及视场光阑。

所述光束反射单元还包括平面标准镜和压电陶瓷，所述压电陶瓷安装在平面标准镜背面，所述平面标准镜的正面相对成像光束垂直布置，所述遮光板可拆卸安装在平面标准镜、第一分光棱镜之间，所述压电陶瓷用于带动平面标准镜运动以实现平面标准镜沿水平光轴方向的移相扫描。

所述图像采集单元包括依次布置的消色差透镜和CCD相机，所述消色差透镜和CCD相机之间设有可拆卸的光学滤波片，所述第一分光棱镜的输出光束依次经过消色差透镜、光学滤波片送入CCD相机的镜头以在CCD相机中进行成像。

所述样品调整台包括粗调焦升降台、细调焦升降台、第一二维调整机构和第二二维调整机构，所述粗调焦升降台、细调焦升降台、第一二维调整机构和第二二维调整机构按照指定的顺序依次相连，其中所述第一二维调整机构用于调整被测件在水平面上的两维直线运动，所述第二二维调整机构用于调整被测件的俯仰和偏摆运动。

所述样品调整台设于隔振平台上，所述光束生成单元、第一分光棱镜、第一显微物镜、第二显微物镜、光束反射单元、图像采集单元分别安装在光学面包板上，所述光学面包板通过面包板支架固定于隔振平台上。

所述微球透镜为由微球-乙醇溶液滴在被测件的表面分散形成，所述微球-乙醇溶液由无水乙醇放入微球透镜得到。

一种前述的基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置的应用方法，包括：

S101，将被测件放置于样品调整台上，将微球-乙醇溶液滴在被测件的表面，调整倾斜被测件使微球透镜在重力的作用下分散开；

S102，打开激光光源，激光光源发出的激光光束经过光束整形组件准直、第一分光棱镜反射后，通过第一显微物镜聚焦照射到被测件表面；将遮光板放置于平面标准镜前端，使得激光光束无法形成不利于观察的相干干涉；移除光学滤波片，将CCD相机曝光量调低，直至CCD相机视场中出现激光光源成像的光点；

S103，调整粗调焦升降台，调节激光光源光斑大小，使得激光光源发出的激光光束在CCD相机视场中汇聚直至形成激光镊尖；

S104，打开白光光源，白光光源发出的白光光束经光束整形组件准直、第一分光棱镜分束后通过第一显微物镜照射到被测件表面，携带激光捕获样品信息的照明光经被测件反射通过第一显微物镜、透过消色差透镜后，入射到CCD相机上成像，并在CCD相机前端加上光学滤波片以消除激光光束对成像质量的影响；

S105，通过调整第一二维调整机构，将被测件表面随机分散的微球透镜平移至激光镊尖处，使得激光捕获微球透镜，利用激光光束的夹持力，通过调整第一二维调整机构操纵微球透镜相对被测件运动，将微球透镜移动至目标区域，白光光束经过微球透镜折射照射到被测件表面，反射后再次经过微球透镜后被第一显微物镜接收，实现目标区域的横向二维超分辨成像。

步骤S105之后还包括：

S106，将遮光板从平面标准镜前端移开，微调细调焦升降台，直到在微球透镜表面出现被测件清晰的放大结果图，调整第二二维调整机构微调被测件的俯仰和偏摆，将干涉条纹调至零条纹或者不超过10的指定数量个条纹；

S107，启动主控设备驱动控制压电陶瓷带动平面标准镜沿着水平光轴方向移相扫描，使被测件目标区域完整经过整个干涉过程，并将扫描过程中由CCD相机记录的干涉图样保存至主控设备，利用主控设备提取干涉图像的光强值，并转换得到目标区域的表面形貌信息。

和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：本发明基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置包括光束生成单元、第一分光棱镜、第一显微物镜、第二显微物镜、光束反射单元、图像采集单元、样品调整台、被测件和微球透镜，被测件设于样品调整台上，微球透镜设于被测件表面上，光束生成单元用于生成光镊光束和成像光束，光镊光束通过第一显微物镜聚焦形成镊尖以用于捕获被测件表面的微球透镜并置于被测件的目标区域，被测件的目标区域表面反射的激光射入第一分光棱镜，光束反射单元包括一可拆卸的遮光板，在遮光板遮挡光束反射单元的状态下，被测件的目标区域表面反射的激光经过第一分光棱镜后直接被图像采集单元采集以实现对被测件的目标区域的横向二维超分辨成像；在遮光板未遮挡光束反射单元的状态下，被测件的目标区域表面反射的激光与成像光束通过第二显微物镜照射到光束反射单元反射回来的反射光在第一分光棱镜处发生干涉被图像采集单元采集以实现对被测件的目标区域的三维形貌测量，本发明能对超光学衍射极限的微纳尺寸进行高精度、高效率测量，微球透镜作为微球透镜一般以随机分散的方式置于被测件表面，利用光镊技术可灵活地对被测面表面的微球透镜自由迁移，在借助微球透镜实现二维超分辨成像的基础上，结合白光扫描干涉测量技术实现被测件的超分辨、高精度和高效二维或三维形貌测量。

附图说明

图1为本发明实施例中白光干涉扫描超分辨测量装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中微球透镜辅助显微物镜成像示意图。

图3为本发明实施例中激光光束聚焦捕获微球透镜示意图。

图4为本发明实施例中激光光束迁移微球透镜示意图。

图例说明：1、白光光源；2、激光光源；3、第二分光棱镜；4、第一聚光镜；5、孔径光阑；6、第二聚光镜；7、视场光阑；8、第一显微物镜；9、第二显微物镜；10、第一分光棱镜；11、消色差透镜；12、光学滤波片；13、CCD相机；14、平面标准镜；15、压电陶瓷；16、粗调焦升降台；17、第一二维调整机构；18、第二二维调整机构；19、被测件；20、主控设备；21、光学面包板；22、面包板支架；23、隔振平台；24、光束整形组件；25、样品调整台；26、微球透镜；27、细调焦升降台；28、遮光板。

具体实施方式

如图1所示，本实施例基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置包括光束生成单元、第一分光棱镜10、第一显微物镜8、第二显微物镜9、光束反射单元、图像采集单元、样品调整台25、被测件19和微球透镜26，被测件19设于样品调整台25上，微球透镜26设于被测件19表面上，光束生成单元用于生成光镊光束和成像光束，光镊光束通过第一显微物镜8聚焦形成镊尖以用于捕获被测件19表面的微球透镜26并置于被测件19的目标区域，被测件19的目标区域表面反射的激光射入第一分光棱镜10，光束反射单元包括一可拆卸的遮光板28，在遮光板28遮挡光束反射单元的状态下，被测件19的目标区域表面反射的激光经过第一分光棱镜10后直接被图像采集单元采集以实现对被测件19的目标区域的横向二维超分辨成像；在遮光板28未遮挡光束反射单元的状态下，被测件19的目标区域表面反射的激光与成像光束通过第二显微物镜9照射到光束反射单元反射回来的反射光在第一分光棱镜10处发生干涉被图像采集单元采集以实现对被测件19的目标区域的三维形貌测量。光镊技术利用光与物质微粒之间动量传递的力学效应而形成的三维势阱，使物质微粒受到光的束缚，从而实现对物质微粒的捕获和操控。本实施例基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置基于激光光镊技术，将其引入微球技术与白光干涉扫描测量技术相结合的三维超分辨测量系统中，利用激光光束聚焦形成的镊尖来捕获、夹持并操纵微球透镜，实现微球透镜的自由迁移，可灵活地将微球透镜移动至指定待测区域，实现指定待测区域的二维横向超分辨解析成像，结合白光干涉扫描技术，能够实现超光学衍射极限微结构的高精度、高效三维形貌测量。

如图1所示，本实施例的光束生成单元包括白光光源1、激光光源2、第二分光棱镜3和光束整形组件24，白光光源1、激光光源2两者相互垂直布置且分别布置于第二分光棱镜3的光路输入侧，光束整形组件24设于第二分光棱镜3的光路输出侧以用于将激光和白光整形得到生成光镊光束和成像光束。

本实施例中，白光光源1为SchottLED白光光源，工作波长范围400-750nm。白光光束透射通过第一分光棱镜3和光束整形系统24，到达第一分光棱镜10被分为测量光束和参考光束。如图2所示，测量光束通过第一显微物镜8照射到微球透镜26表面，经折射后照射到被测件19表面，经被测件19表面反射后再次进入微球透镜，并返回第一显微物镜8。参考光束通过第二显微物镜9照射到平面标准镜14表面，经反射后再次返回第二显微物镜9。分别从被测件19和平面标准镜14表面反射回来的光在分光棱镜10处发生干涉，形成的干涉图样经消色差透镜11成像至CCD相机13，CCD相机13记录的数据保存至主控设备20（本实施例中具体为计算机设备）。

本实施例中，激光光源2的输出功率为50mw，工作波长635nm±5nm。激光光束经第一分光棱镜3反射后，通过光束整形系统24到达分光棱镜10，再经分光棱镜10反射进入第一显微物镜8。

本实施例中，第一显微物镜8为100倍尼康CFI60远场校正亮场镜头，如图3和图4所示，第一显微物镜8可将激光聚焦形成精细的镊尖81，利用激光光捕获力对被测件19表面的微球透镜26进行自由抓取，配合第一二维调整机构17在水平面内的两维平移，操控微球透镜26与被测件19的相对运动，形成自由粒子光镊光路。

如图1所示，本实施例的光束整形组件24包括依次顺序布置的第一聚光镜4、孔径光阑5、第二聚光镜6以及视场光阑7。第一聚光镜4为无镀膜双凸透镜，直径25mm,焦距35mm。第二聚光镜6同样为无镀膜双凸透镜，直径20mm,焦距25mm。白光光源1与激光光源2垂直交叉布置，白光光束和激光光束通过第一分光棱镜3构成光通路通过光束整形系统24和后续光学元件分别形成成像光路和光镊光路。本实施例中，第一分光棱镜3为无偏振分光棱镜，分光比50：50，工作波长400-700nm。

如图1所示，本实施例的光束反射单元还包括平面标准镜14和压电陶瓷15，压电陶瓷15安装在平面标准镜14背面，平面标准镜14的正面相对成像光束垂直布置，遮光板28可拆卸安装在平面标准镜14、第一分光棱镜10之间，压电陶瓷15用于带动平面标准镜14运动以实现平面标准镜14沿水平光轴方向的移相扫描。本实施例中，通过主控设备20控制的压电陶瓷15带动平面标准镜14运动，实现平面标准镜14沿水平光轴方向的移相扫描。

如图1所示，本实施例的图像采集单元包括依次布置的消色差透镜11和CCD相机13，消色差透镜11和CCD相机13之间设有可拆卸的光学滤波片12，第一分光棱镜10的输出光束依次经过消色差透镜11、光学滤波片12送入CCD相机13的镜头以在CCD相机13中进行成像。激光光源2开启进行微球透镜26捕获时，从被测件19反射回来的激光会部分透过第一分光棱镜10，并入射到CCD相机13而影响成像质量，在CCD相机13前端增加光学滤波片12滤除激光光束，并允许可见光波段透过。在CCD相机13前端增加消色差透镜11用来调节视场范围，并提高入射到CCD相机13的光亮度。本实施例中，光学滤波片12为带通滤波片，中心波长550nm，FWHM为50nm±5nm。

如图1所示，本实施例的样品调整台25包括粗调焦升降台16、细调焦升降台27、第一二维调整机构17和第二二维调整机构18，粗调焦升降台16、细调焦升降台27、第一二维调整机构17和第二二维调整机构18按照指定的顺序依次相连，其中第一二维调整机构17用于调整被测件19在水平面上的两维直线运动，第二二维调整机构18用于调整被测件19的俯仰和偏摆运动。本实施例中，第一二维调整机构17用于调整被测件19水平面的两维直线运动，第二二维调整机构18用于调整被测件19的俯仰和偏摆运动。粗调焦升降台16行程70mm，细调焦升降台27采用精密微分头驱动，行程10mm。第一二维调整机构17，两维直线调整，行程20mm。第二二维调整机构18，两维倾斜调整，调整范围±2°。

如图1所示，本实施例中的样品调整台25设于隔振平台23上，光束生成单元、第一分光棱镜10、第一显微物镜8、第二显微物镜9、光束反射单元、图像采集单元分别安装在光学面包板21上，光学面包板21通过面包板支架22固定于隔振平台23上，以消除环境因素对白光扫描干涉测量的影响。

如图1所示，本实施例中的微球透镜26为由微球-乙醇溶液滴在被测件19的表面分散形成，微球-乙醇溶液由无水乙醇放入微球透镜得到，本实施例中的微球使用二氧化硅微球。

综上所述，本实施例的白光干涉扫描超分辨测量装置包括激光光源2、白光光源1、第一分光棱镜3、光束整形系统24、第一分光棱镜10、CCD相机13、消色差透镜11、光学滤波片12、第一显微物镜8、第二显微物镜9、压电陶瓷15、平面标准镜14、被测件19、微球透镜26、样品调整台25、遮光板28、安装光学元器件的光学面包板21、面包板支架22、隔振平台23以及与压电陶瓷和CCD相机连接的内装测量数据处理程序的主控设备20。本实施例的白光干涉扫描超分辨测量装置能对超光学衍射极限的微纳尺寸进行高精度、高效率测量，微球透镜作为微球透镜一般以随机分散的方式置于被测件表面，利用光镊技术可灵活地对被测面表面的微球透镜自由迁移，在借助微球透镜实现二维超分辨成像的基础上，结合白光扫描干涉测量技术实现被测件的超分辨、高精度和高效二维或三维形貌测量。

此外，本实施例还提供一种前述的基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置的应用方法，包括：

S101，将被测件19放置于样品调整台25上，将微球-乙醇溶液滴在被测件19的表面，调整倾斜被测件19使微球透镜26在重力的作用下分散开；

S102，打开激光光源2，激光光源2发出的激光光束经过光束整形组件24准直、第一分光棱镜10反射后，通过第一显微物镜8聚焦照射到被测件19表面；将遮光板28放置于平面标准镜14前端，使得激光光束无法形成不利于观察的相干干涉；移除光学滤波片12，将CCD相机13曝光量调低，直至CCD相机13视场中出现激光光源2成像的光点；

S103，调整粗调焦升降台16，调节激光光源2光斑大小，使得激光光源2发出的激光光束在CCD相机13视场中汇聚直至形成激光镊尖；

S104，打开白光光源1，白光光源1发出的白光光束经光束整形组件24准直、第一分光棱镜10分束后通过第一显微物镜8照射到被测件19表面，携带激光捕获样品信息的照明光经被测件19反射通过第一显微物镜8、透过消色差透镜11后，入射到CCD相机13上成像，并在CCD相机13前端加上光学滤波片12以消除激光光束对成像质量的影响；

S105，通过调整第一二维调整机构17，将被测件19表面随机分散的微球透镜26平移至激光镊尖处，使得激光捕获微球透镜26，利用激光光束的夹持力，通过调整第一二维调整机构17操纵微球透镜26相对被测件19运动，将微球透镜26移动至目标区域，白光光束经过微球透镜26折射照射到被测件19表面，反射后再次经过微球透镜26后被第一显微物镜8接收，实现目标区域的横向二维超分辨成像。

对目标区域进行超分辨三维测量时，还需要进一步进行相关操作。具体地，本实施例中，步骤S105之后还包括：

S106，将遮光板28从平面标准镜14前端移开，微调细调焦升降台27，直到在微球透镜26表面出现被测件19清晰的放大结果图，调整第二二维调整机构18微调被测件19的俯仰和偏摆，将干涉条纹调至零条纹或者不超过10的指定数量个条纹；

S107，启动主控设备20驱动控制压电陶瓷15带动平面标准镜14沿着水平光轴方向移相扫描，使被测件19目标区域完整经过整个干涉过程，并将扫描过程中由CCD相机13记录的干涉图样保存至主控设备20，利用主控设备20提取干涉图像的光强值，并转换得到目标区域的表面形貌信息。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置，其特征在于，包括光束生成单元、第一分光棱镜（10）、第一显微物镜（8）、第二显微物镜（9）、光束反射单元、图像采集单元、样品调整台（25）、被测件（19）和微球透镜（26），所述被测件（19）设于样品调整台（25）上，所述微球透镜（26）设于被测件（19）表面上，所述光束生成单元用于生成光镊光束和成像光束，所述光镊光束通过第一显微物镜（8）聚焦形成镊尖以用于捕获被测件（19）表面的微球透镜（26）并置于被测件（19）的目标区域，被测件（19）的目标区域表面反射的激光射入第一分光棱镜（10），所述光束反射单元包括一可拆卸的遮光板（28），在遮光板（28）遮挡光束反射单元的状态下，被测件（19）的目标区域表面反射的激光经过第一分光棱镜（10）后直接被图像采集单元采集以实现对被测件（19）的目标区域的横向二维超分辨成像；在遮光板（28）未遮挡光束反射单元的状态下，被测件（19）的目标区域表面反射的激光与成像光束通过第二显微物镜（9）照射到光束反射单元反射回来的反射光在第一分光棱镜（10）处发生干涉被图像采集单元采集以实现对被测件（19）的目标区域的三维形貌测量。

2.根据权利要求1所述的基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置，其特征在于，所述光束生成单元包括白光光源（1）、激光光源（2）、第二分光棱镜（3）和光束整形组件（24），所述白光光源（1）、激光光源（2）两者相互垂直布置且分别布置于第二分光棱镜（3）的光路输入侧，所述光束整形组件（24）设于第二分光棱镜（3）的光路输出侧以用于将激光和白光整形得到生成光镊光束和成像光束。

3.根据权利要求2所述的基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置，其特征在于，所述光束整形组件（24）包括依次顺序布置的第一聚光镜（4）、孔径光阑（5）、第二聚光镜（6）以及视场光阑（7）。

4.根据权利要求1所述的基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置，其特征在于，所述光束反射单元还包括平面标准镜（14）和压电陶瓷（15），所述压电陶瓷（15）安装在平面标准镜（14）背面，所述平面标准镜（14）的正面相对成像光束垂直布置，所述遮光板（28）可拆卸安装在平面标准镜（14）、第一分光棱镜（10）之间，所述压电陶瓷（15）用于带动平面标准镜（14）运动以实现平面标准镜（14）沿水平光轴方向的移相扫描。

5.根据权利要求1所述的基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置，其特征在于，所述图像采集单元包括依次布置的消色差透镜（11）和CCD相机（13），所述消色差透镜（11）和CCD相机（13）之间设有可拆卸的光学滤波片（12），所述第一分光棱镜（10）的输出光束依次经过消色差透镜（11）、光学滤波片（12）送入CCD相机（13）的镜头以在CCD相机（13）中进行成像。

6.根据权利要求1所述的基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置，其特征在于，所述样品调整台（25）包括粗调焦升降台（16）、细调焦升降台（27）、第一二维调整机构（17）和第二二维调整机构（18），所述粗调焦升降台（16）、细调焦升降台（27）、第一二维调整机构（17）和第二二维调整机构（18）按照指定的顺序依次相连，其中所述第一二维调整机构（17）用于调整被测件（19）在水平面上的两维直线运动，所述第二二维调整机构（18）用于调整被测件（19）的俯仰和偏摆运动。

7.根据权利要求1所述的基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置，其特征在于，所述样品调整台（25）设于隔振平台（23）上，所述光束生成单元、第一分光棱镜（10）、第一显微物镜（8）、第二显微物镜（9）、光束反射单元、图像采集单元分别安装在光学面包板（21）上，所述光学面包板（21）通过面包板支架（22）固定于隔振平台（23）上。

8.根据权利要求1所述的基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置，其特征在于，所述微球透镜（26）为由微球-乙醇溶液滴在被测件（19）的表面分散形成，所述微球-乙醇溶液由无水乙醇放入微球透镜得到。

9.一种权利要求1所述的基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置的应用方法，其特征在于，包括：

S101，将被测件（19）放置于样品调整台（25）上，将微球-乙醇溶液滴在被测件（19）的表面，调整倾斜被测件（19）使微球透镜（26）在重力的作用下分散开；

S102，打开激光光源（2），激光光源（2）发出的激光光束经过光束整形组件（24）准直、第一分光棱镜（10）反射后，通过第一显微物镜（8）聚焦照射到被测件（19）表面；将遮光板（28）放置于平面标准镜（14）前端，使得激光光束无法形成不利于观察的相干干涉；移除光学滤波片（12），将CCD相机（13）曝光量调低，直至CCD相机（13）视场中出现激光光源（2）成像的光点；

S103，调整粗调焦升降台（16），调节激光光源（2）光斑大小，使得激光光源（2）发出的激光光束在CCD相机（13）视场中汇聚直至形成激光镊尖；

S104，打开白光光源（1），白光光源（1）发出的白光光束经光束整形组件（24）准直、第一分光棱镜（10）分束后通过第一显微物镜（8）照射到被测件（19）表面，携带激光捕获样品信息的照明光经被测件（19）反射通过第一显微物镜（8）、透过消色差透镜（11）后，入射到CCD相机（13）上成像，并在CCD相机（13）前端加上光学滤波片（12）以消除激光光束对成像质量的影响；

S105，通过调整第一二维调整机构（17），将被测件（19）表面随机分散的微球透镜（26）平移至激光镊尖处，使得激光捕获微球透镜（26），利用激光光束的夹持力，通过调整第一二维调整机构（17）操纵微球透镜（26）相对被测件（19）运动，将微球透镜（26）移动至目标区域，白光光束经过微球透镜（26）折射照射到被测件（19）表面，反射后再次经过微球透镜（26）后被第一显微物镜（8）接收，实现目标区域的横向二维超分辨成像。

10.根据权利要求9所述的基于光镊微球的白光干涉扫描超分辨测量装置的应用方法，其特征在于，步骤S105之后还包括：

S106，将遮光板（28）从平面标准镜（14）前端移开，微调细调焦升降台（27），直到在微球透镜（26）表面出现被测件（19）清晰的放大结果图，调整第二二维调整机构（18）微调被测件（19）的俯仰和偏摆，将干涉条纹调至零条纹或者不超过10的指定数量个条纹；

S107，启动主控设备（20）驱动控制压电陶瓷（15）带动平面标准镜（14）沿着水平光轴方向移相扫描，使被测件（19）目标区域完整经过整个干涉过程，并将扫描过程中由CCD相机（13）记录的干涉图样保存至主控设备（20），利用主控设备（20）提取干涉图像的光强值，并转换得到目标区域的表面形貌信息。

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