Что такое лазерный микроскоп для анализа формы?

Что такое лазерный микроскоп для анализа формы?

Лазерный микроскоп для анализа формы — это микроскоп, который использует лазерный луч для измерения рельефа поверхности объекта.

Некоторые микроскопы обладают той же функциональностью, но используют контактный зонд, такой как кантилевер, который касается поверхности и может повредить или поцарапать образец. С другой стороны, лазерные микроскопы для анализа формы используют отражение света, что позволяет проводить бесконтактный осмотр.

Хотя оптическая система такая же, как у типичного конфокального лазерного микроскопа, доступно много продуктов, которые используют высокоскоростной MEMS-сканер или резонансный сканер для получения трехмерной информации, тем самым сокращая время сканирования.

Применение лазерных микроскопов для анализа формы

Лазерные микроскопы для анализа формы используются для проверки различных продуктов и поиска проблем. В частности, они часто используются для полупроводниковых компонентов и печатных плат, поскольку сами компоненты очень малы и имеют сложную структуру поверхности, что позволяет проводить бесконтактный, неразрушающий контроль.

Использование безпроблемного продукта в качестве эталона и наложение его на изображение проверяемой детали позволяет быстро обнаруживать проблемные области. Кроме того, поскольку он бесконтактный, его можно использовать для мягких образцов, и не требуется специальной предварительной обработки, поэтому его также используют для проверки пищевых продуктов.

Принцип работы лазерных микроскопов для анализа формы

Микроскоп получает информацию о форме поверхности, испуская лазерный луч и определяя его отраженный свет.

1. Форма 2D

Поскольку интенсивность света ослабевает пропорционально квадрату расстояния, мониторинг интенсивности отраженного света покажет расстояние до поверхности. В этом случае, если вводится свет от объекта, находящегося вне фокуса, увеличение или уменьшение отраженного света будет усреднено, что снизит чувствительность.

Чтобы предотвратить это, микроскоп использует конфокальную оптику с точечными отверстиями в сопряженной фокальной плоскости, чтобы отсекать избыточный свет из нефокальной плоскости. Таким образом, информация о расстоянии до поверхности точно получается как двумерная информация путем сканирования лазером в направлениях X и Y.

2. Трехмерная форма

Кроме того, сканируя объективную линзу в направлении Z, можно выполнить трехмерный анализ формы 3D. Пространственное разрешение в плоскостном направлении зависит от длины волны лазера в соответствии с законом Аббе, как и в общей оптической микроскопии.

Поэтому, если нет проблем с образцом, для измерения с высоким разрешением можно использовать ближний ультрафиолетовый лазер с более короткой длиной волны, например 405 нм.

Дополнительная информация о лазерном микроскопе для анализа формы

1. Процедура измерения с использованием лазерного микроскопа

Существует три основные категории микроскопов: оптические микроскопы, электронные микроскопы и сканирующие зондовые микроскопы. Лазерная микроскопия — это тип оптического микроскопа.

Процедура от лазерного облучения до отображения изображения в лазерном микроскопе состоит из следующих шести этапов:

• В качестве источника света используется лазер.
• Лазер проходит через объектив и сканирует измеряемый объект.
• Отраженный свет от объекта измерения снова падает на объектив.
• Полукруглое зеркало изменяет путь отраженного света к детектору.
• Отверстие в месте формирования изображения устраняет рассеянный свет.
• Лазер, падающий на детектор, отображается в виде трехмерного изображения путем обработки изображения с использованием усилителя и т. д.

2. Шероховатость поверхности с помощью лазерной микроскопии

Шероховатость поверхности в лазерной микроскопии является мерой неровности обработанной поверхности детали. Шероховатость поверхности представляет собой циклическую форму, состоящую из ряда пиков и впадин различной высоты, глубины и плотности (расстояния).

Шероховатость поверхности изменяет ощущение и текстуру поверхности. Чем больше шероховатость поверхности, тем грубее поверхность на ощупь и тем меньше отражается света. С другой стороны, поверхность с небольшой шероховатостью поверхности гладкая и интенсивно отражает свет, как зеркало.

Сегодня текстура и ощущение продукта считаются важными, а шероховатость является важным показателем для контроля качества внешнего вида. Показатели шероховатости поверхности включают среднеарифметическую шероховатость (Ra) с использованием средних значений и максимальную высоту (Rz) с использованием суммы пиков и впадин.