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三維共聚焦技術(shù)為白光干涉儀帶來(lái)更多的可能性

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    發(fā)表于 2025-4-1 13:54:33 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
      三維共聚焦技術(shù)在白光干涉儀中的應(yīng)用帶來(lái)了許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和新的應(yīng)用可能性,以下是相關(guān)的介紹:

      一、基本原理
      1.白光干涉原理
      白光干涉儀利用白光(包含多種波長(zhǎng)的光)作為光源。當(dāng)兩束白光在空間相遇并滿足相干條件時(shí),會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象。由于白光的光譜寬度較寬,其相干長(zhǎng)度較短,只有在兩束光的光程差非常小的情況下才會(huì)出現(xiàn)明顯的干涉條紋。
      2.三維共聚焦原理
      共聚焦技術(shù)通過(guò)一個(gè)共軛的針孔來(lái)排除非聚焦平面的雜散光干擾。在三維共聚焦系統(tǒng)中,通過(guò)沿垂直方向(Z軸)逐點(diǎn)掃描樣品表面,同時(shí)對(duì)每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行二維(X - Y平面)成像,從而構(gòu)建出樣品的三維圖像。

      二、在白光干涉儀中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
      1.提高分辨率:
      在白光干涉儀中應(yīng)用三維共聚焦技術(shù)可以提高橫向(X - Y平面)和縱向(Z軸)的分辨率。共聚焦系統(tǒng)通過(guò)針孔的篩選作用,減少了離焦平面的光干擾,使得在測(cè)量微觀結(jié)構(gòu)時(shí)能夠更清晰地分辨出相鄰的特征,從而提高分辨率。
      例如,在測(cè)量微納尺度的表面形貌時(shí),能夠更精確地確定表面的起伏細(xì)節(jié),對(duì)于研究納米材料的生長(zhǎng)形態(tài)或者微納器件的加工精度等具有重要意義。
      2.增強(qiáng)深度選擇性:
      三維共聚焦技術(shù)允許白光干涉儀在深度方向(Z軸)上進(jìn)行選擇性成像。它可以聚焦到樣品的特定深度層,抑制其他深度層的光信號(hào)干擾。
      這對(duì)于多層結(jié)構(gòu)樣品的測(cè)量非常有用,比如在生物醫(yī)學(xué)研究中,對(duì)生物組織的多層結(jié)構(gòu)(如皮膚的不同層)進(jìn)行分析,或者在半導(dǎo)體研究中,對(duì)芯片的多層薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。
      3.改善信噪比:
      由于共聚焦系統(tǒng)排除了大量非聚焦平面的散射光和背景光,使得白光干涉儀的信號(hào)更加純凈,信噪比得到顯著提高。
      在弱信號(hào)測(cè)量或者低對(duì)比度樣品的測(cè)量中,高信噪比能夠更準(zhǔn)確地提取出有用的干涉信號(hào),從而提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。

      三、應(yīng)用領(lǐng)域
      1.材料科學(xué):
      用于研究各種材料的微觀結(jié)構(gòu)和表面特性。例如,在復(fù)合材料研究中,可以精確測(cè)量增強(qiáng)相(如纖維)在基體材料中的分布和取向;在薄膜材料研究中,能夠檢測(cè)薄膜的厚度均勻性、表面粗糙度等參數(shù)。
      2.生物醫(yī)學(xué):
      在細(xì)胞生物學(xué)方面,可以觀察細(xì)胞的形態(tài)、細(xì)胞膜的起伏以及細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的分布等。在組織學(xué)研究中,對(duì)病理組織和正常組織的微觀結(jié)構(gòu)差異進(jìn)行分析,輔助疾病的診斷和研究。
      3.半導(dǎo)體工業(yè):
      對(duì)半導(dǎo)體芯片的制造過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和質(zhì)量檢測(cè)。檢測(cè)芯片表面的平整度、光刻圖案的精度以及多層布線的質(zhì)量等,確保半導(dǎo)體器件的性能符合要求。

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    發(fā)表于 前天 11:29 | 只看該作者
    感謝大家的耐心解答,我終于明白了。
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