Излучения являются галогенная лампа и объективы имеют большую апертуру
Схема классического интерференционного микроскопа, в которой источником
излучения являются галогенная лампа и объективы имеют большую апертуру
Интерференционные полосы малой когерентности наблюдаются при равенстве оптических длин пути измерительной и опорной волн в пределах длины когерентности излучения. Положение опорного отражателя, при котором достигается максимум видности полос, характеризует расстояние до отражающей поверхности или границы внутреннего отражающего слоя среды.
• Хороший контраст полос получается только в том случае, если два пучка интерферометра точно согласованы.
• Если в одном их пучков интерференционного микроскопа разместить объект, а другой пучок менять, профиль объекта можно определить по позициям, в которых полосы имеют максимальный контраст.
Локализация слоя среды при фокусировке (а)
и использовании излучения малой когерентности (б)
а) б)
• Размер области максимального контраста в поперечном сечении сфокусированного пучка определяется выражением Dx, Dy = 0,9<λ>, тогда как размер локализованной области по глубине фокусировки равен Dz = 1,8<λ> /A2 . А – числовая апертура объектива
• Если учесть выражение для средней длины когерентности
Lc ≈ 0,44<λ>2/Δλ,
получим для разрешения по высоте:
• Фазовая неоднозначность отсутствует.
Главный недостаток этого типа интерферометров: при одном измерении получается только одно сечение профиля, - требуется большое число измерений и большое время для исследования объектов, которые имеют большую глубину профиля.
Интерференционный микроскоп Миро
|
The figure shows the optical path of a Mirau-interferometer. Reference beam (5-4-6) and object beam (5-7-6) have identical optical path length and can thus cause white light interference.
Parts of the Mirau interferometer: 1. Lens of the microscope, 2. Semitransparent mirror, 3. Object surface, 4. Reference mirror with reference beam, 5. First reflection of reference beam, 6. Third reflection of reference beam, 7. Reflection of object beam
For a low-coherence source such as an LED, the coherence length is on the order of micrometers, so matching the path lengths requires precise adjustment of both the target and reference arms. In a Mirau interferometer, the interferometric system is customized for a single microscope lens, so the path lengths are matched during the manufacturing process. Consequently, taking three-dimensional interferometric images is as simple as changing focus on the microscope stage (in the example shown here, focus is changed by moving the microscope objective). As the path length is changed, the interferometric pattern shifts. Measuring this change provides a calibration between brightness of the image and height of the target.
A Mirau interferometer works on the same basic principle as a Michelson interferometer. The difference between the two is in the physical location of the reference arm. The reference arm of a Mirau interferometer is located within a microscope objective assembly.
At the beam splitter the source light is split into a reference path (reflected) and a sampling path (transmitted onto the sample). On the comparison face there is a mirrored circle in the middle. The two paths recombine to form an interference image. By changing the z position of the sample, interference images are acquired at a sequence of path (phase) differences: 0, λ/4, λ/2, and 3λ/4. These interference maps are functions of background intensity, fringe modulation, and phase. Three such images provide enough information to solve for the topographic image of a sample.
This orientation is often used in optical profilometers due to the increase in stability between the sample and reference path lengths.
Миро-интерферометр перемещается или с помощью пьезокерамики или с помощью шаговых двигателей. В процессе движения расстояние от линзы до опорной поверхности остается фиксированным. Фазовый сдвиг вносится только в одно плечо интерферометра. Таким образом полосы можно интерпретировать как интерферометрию с фазовым сдвигом (phase-shifting interferometry) или вертикально сканирующую интерферометрию с выделеним пика когерентности (vertical scanning coherence peak sensing interferometry or white light scanning interferometry).
