CN201732057U - 微分干涉相衬层析显微镜 - Google Patents

微分干涉相衬层析显微镜 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种微分干涉相衬层析显微镜。两组合光源经光纤耦合器、准直透镜、起偏器以平行光束入射至光束分离器后分为两路，样品光束经Nomarski棱镜、筒长无限显微物镜入射到载物台上的被测样品，参考光束经相同系统入射到参考反射镜表面，反射镜通过支架与二维反射镜工作台固定在一起，二维反射镜工作台通过齿条、齿轮等与步进电机连接，螺母与载物工作台连接，反射镜与PZT连接。参考光束和样品光束经光束分离器经辅助物镜、检偏器、目镜接CCD探测器。本实用新型采用两LED光源，提高了系统层析图像信号的信噪比，实现对透明或半透明物体的微分相衬观察，并能同时提取物体内部微米级的结构层析图像。

Description

微分干涉相衬层析显微镜 
技术领域
本实用新型涉及一种微分干涉相衬层析显微镜。 
背景技术
现有的微分干涉相衬层析显微镜如图4所示，钨卤素灯光源25经聚光系统27、28，光阑26，起偏器9后，光束经Nomarski偏振分光棱镜15产生的线偏振光通过筒长无限显微物镜16后，产生剪切量为(Δx，Δy)的平行光入射到放置在载物台18上的被测样品。从被测样品反射的两束正交偏振光各自经原路返回，由Nomarski偏振分光棱镜棱镜15重新复合共线。光束在经光束分离器10透射后，由辅助物镜4，经检偏器3发生干涉，通过目镜2可观察到干涉图像，通过CCD探测器可记录干涉图像信号。该显微镜的主要问题是：没有设参考光系统，不能提取被测样品内部微米级的结构层析图像。 
发明内容
本实用新型的目的旨在提供一种能实现对透明或半透明物体的微分相衬观察，并能同时提取物体内部微米级的结构层析图像的微分干涉相衬层析显微镜。 
本实用新型目的的实现方式为，微分干涉相衬层析显微镜，两LED组合的光源经光纤耦合器，出纤光束经准直透镜、起偏器以平行光束入射至光束分离器后分为两路，光束的一路样品光束经Nomarski棱镜、筒长无限显微物镜入射到载物台上的被测样品，光束的另一路参考光束经Nomarski棱镜，筒长无限显微物镜平行入射到参考镜表面，参考光束和样品光束经光束分离器、辅助物镜、检偏器、目镜接CCD探测器， 
反射镜通过支架与二维反射镜工作台固定在一起，二维反射镜工作台通过齿条、齿轮、丝杠、螺母与步进电机连接，螺母与载物工作台连接，反射镜与PID微位移闭环控制系统的PZT连接。 
本实用新型采用了波长不同的两组合LED替代了原钨卤素灯光源，不但能观察微分干涉相衬图像，同时提高了系统层析图像信号的信噪比；在原系统上增加了参考光系统，实现了参考光与测量光的等光程匹配，改变了闭环控制系统输出信号的相位，可提取被测样品内部微米级的结构层析图像。 
本实用新型能实现对透明或半透明物体的微分相衬观察，并能同时提取物体内部微米级的结构层析图像，可广泛用于光学、材料科学、半导体工业、及生物、生命科学等领域。 
附图说明
图1是本实用新型结构示意图， 
图2是反射镜PID微位移闭环控制系统图， 
图3是数字移相电路与PID控制器的连接关系图， 
图4是原系统结构示意图。 
具体实施方式
参照图1，由两长、短波长的LED组合光源5、6经2:1光纤耦合器7后，出纤光束经准直透镜8、起偏器9以平行光束入射至无偏正的光束分离器10后分为两路，样品光束一路经Nomarski偏振分光棱镜15分成两束具有微小夹角、振动方向相互垂直且振幅相等的线偏振光，通过筒长无限显微物镜16后，产生剪切量为(Δx，Δy)的平行光入射到放置在载物台18上的被测样品17，从被测样品反射的两束正交偏振光各自经原路返回，由Nomarski偏振分光棱镜棱镜15重新复合共线。另一路参考光束经Nomarski偏振分光棱镜11，筒长无限显微物镜12后，平行入射到参考镜13表面，反射后，经由Nomarski棱镜11重新复合共线。参考光束和样品光束在经光束分离器10反射和透射后，由辅助物镜4，经检偏器3发生干涉，通过目镜2可观察到干涉图像，通过CCD探测器1可记录每一层的干涉图像信号。 
反射镜13通过支架与z、x二维反射镜工作台21固定在一起，z、x二维反射镜工作台21通过齿条22、齿轮19、丝杠20、螺母23与步进电机24连接，通过步进电机24实现反射镜工作台13与载物工作台18同步运动，反射镜微位移由PZT14产生，PZT以正弦电压方式驱动。驱动电压u为： 
u＝2.45sin(50t+56°)(v) 
式中：t为时间， 
V代表电压振幅。 
为保证PZT按照规定的驱动方式输出，本实用新型采用了如图2所示的闭环控制系统控制PZT的输出。参照图2，PID微位移闭环控制系统由用导线相连的PID控 制器、D/A、可控电压、PZT、电阻应变式传感器和A/D构成。数字移相电路与PID控制器的连接方法如图3所示。 
[0018] PID控制器上驱动PZT的信号源通过过零比较器组成的整形电路，由正弦波变为方波，此方波信号进入锁相环U1(CD4046)信号输入端，即引脚14。在锁相环比较器输入端3和压控振荡器输出端4之间接入由三块U2(74LS160)组成的7200分频器，可实现7200倍频。然后，将锁相环产生的计数脉冲即4脚输出接入单片机U3(89S52)的三个计数器端(1，14，15脚)，原方波接入单片机12脚INTO端。单片机10脚P3.0输出信号通过两级带通滤波器(波形变换)，由方波变为正弦波又经功放、整形反馈回单片机13脚INT1端，再测量输出实际移相值，调整移相脉冲个数，获得初相角为56°。 

Claims (2)

1.微分干涉相衬层析显微镜，其特征在于两LED组合的光源经光纤耦合器，出纤光束经准直透镜、起偏器以平行光束入射至光束分离器后分为两路，光束的一路样品光束经Nomarski棱镜、筒长无限显微物镜入射到载物台上的被测样品，光束的另一路参考光束经Nomarski棱镜，筒长无限显微物镜平行入射到参考镜表面，参考光束和样品光束经光束分离器、辅助物镜、检偏器、目镜接CCD探测器，
反射镜通过支架与二维反射镜工作台固定在一起，二维反射镜工作台通过齿条、齿轮、丝杠、螺母与步进电机连接，螺母与载物工作台连接，反射镜与PID微位移闭环控制系统的PZT连接。
2.根据权利要求1所述的微分干涉相衬层析显微镜，其特征在于PID微位移闭环控制系统由用导线相连的PID控制器、D/A、可控电压、PZT、电阻应变式传感器和A/D构成。 
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