部分相干干涉显微镜的设计与实验研究

发布时间：2017-08-13 22:17

  本文关键词：部分相干干涉显微镜的设计与实验研究

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【摘要】：将部分相干光干涉技术与显微成像技术相结合的部分相干干涉显微镜,在微观表面形貌测量领域有着不可替代的作用,与单色激光干涉测量相比,它不仅能够解决相位不确定性问题,又能够通过显微放大对表面粗糙度进行测量,与传统的接触式测量方法相比,具有快速、非接触、高精度等一系列优点,因此多年来一直受到广泛的关注和研究。本论文从部分相干光干涉原理出发,对常用的三种干涉显微物镜结构形式展开讨论,给出了三种显微干涉模型的光强表达式以及详细推导过程。围绕干涉显微镜的光学结构设计展开详细论述,针对成像光路、照明光路以及光强匹配三个方面分别提出了设计要求及解决方案,主要包括显微系统的结构选取、干涉显微物镜结构形式的选择、镜头的光学优化设计和像质评价、照明方式的选择与设计、以及光强匹配问题的考虑等几个方面内容。本文还针对干涉显微镜中的色散问题进行了研究,论述了色散的产生原因及其可能对干涉条纹造成的影响,并将数值孔径的因素纳入考虑,通过在显微干涉模型的基础上推导出了存在色散情况下的干涉光强表达式,并通过仿真结果论证了色散对于不同数值孔径的干涉条纹将产生不同程度的影响。最后对实际测量系统中条纹对比度较差的问题进行了分析,并测量了系统的残余像差以及分光平板的表面面型,论述了残余像差对干涉条纹产生的影响。
【关键词】：部分相干 显微干涉 色散 条纹对比度 Mirau
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH742
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 微观表面形貌测量的研究背景7
• 1.2 微观表面形貌测量的方法7-11
• 1.2.1 微观表面形貌测量的非光学检测方法7-8
• 1.2.2 微观表面形貌测量的光学检测方法8-11
• 1.3 干涉显微镜的国内外发展现状11-12
• 1.4 本论文的主要研究内容12
• 1.5 课题来源12-13
• 2 部分相干干涉显微的基本理论13-24
• 2.1 部分相干干涉显微的测量原理13-14
• 2.2 干涉显微物镜的三种结构14-16
• 2.2.1 Michelson15
• 2.2.2 Mirau15
• 2.2.3 Linnik15-16
• 2.3 干涉显微系统的响应模型16-23
• 2.3.1 点光源17-19
• 2.3.2 单色扩展光源19-20
• 2.3.3 一般情况20-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 Mirau型干涉显微镜的光学结构设计24-40
• 3.1 干涉显微镜的成像光路设计24-36
• 3.1.1 显微系统的两种光路结构24-26
• 3.1.2 镜筒透镜的设计26-28
• 3.1.3 Mirau型干涉显微物镜的设计28-36
• 3.2 干涉显微镜的照明光路设计36-38
• 3.3 光强匹配38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 Mirau型干涉显微镜中的色散及仿真分析40-48
• 4.1 干涉显微镜中的色散40-42
• 4.2 色散仿真及结果分析42-47
• 4.3 本章小结47-48
• 5 Mirau型干涉显微镜的实验研究48-54
• 5.1 横向分辨率48
• 5.2 垂直分辨率48-49
• 5.3 系统实物图及测量分析49-53
• 5.4 本章小结53-54
• 6 总结与展望54-55
• 6.1 全文总结54
• 6.2 工作的不足与展望54-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-59
• 附录59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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本文编号：669298