【摘要】：干涉顯微物鏡是一種在傳統(tǒng)的顯微物鏡結(jié)構(gòu)中加入干涉模塊,實(shí)現(xiàn)顯微放大與等光程干涉兩種功能的物鏡。為了方便檢測(cè)類似半球的表面微觀形貌,通常要求干涉顯微物鏡具有較長(zhǎng)的工作距離。目前,在齊焦距離為45mm時(shí),市面上現(xiàn)有的5倍干涉顯微物鏡的最長(zhǎng)工作距離僅為9.3mm,在進(jìn)行某些測(cè)量時(shí)仍受工作距離不足的限制。本論文旨在設(shè)計(jì)與研制長(zhǎng)工作距離的5倍干涉顯微物鏡,從Mirau型、Liinnik型、Michelson型三種干涉顯微物鏡的結(jié)構(gòu)形式出發(fā),對(duì)三種結(jié)構(gòu)的干涉顯微物鏡的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析,選用Michelson型結(jié)構(gòu)作為5倍干涉顯微物鏡的干涉腔結(jié)構(gòu),從顯微物鏡的像差問題和實(shí)用性兩方面出發(fā),選擇“正負(fù)負(fù)正”的對(duì)稱型雙膠合結(jié)構(gòu)的顯微物鏡結(jié)構(gòu),并以長(zhǎng)工作距為目的,對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,最終得到19.06mm的工作距離。本文采用反射式中心偏測(cè)量?jī)x和ZYGO激光干涉儀對(duì)干涉物鏡進(jìn)行裝調(diào),并設(shè)計(jì)了反射式裝調(diào)光路。在長(zhǎng)工作距5倍干涉顯微物鏡研制完成后,用其檢測(cè)球面樣品的表面粗糙度,針對(duì)低頻球形輪廓不同于平面、引入表面微觀形貌的測(cè)量誤差的問題,提出一種消球處理方法,采集5倍干涉顯微物鏡對(duì)光學(xué)球面的白光干涉條紋數(shù)據(jù),利用傅里葉變換(FFT)和二階極坐標(biāo)變換得到光學(xué)球面的曲率半徑和表面形貌信息,再將表面形貌信息中的曲率半徑消去,計(jì)算表面粗糙度,可得到相對(duì)精確的光學(xué)球面表面粗糙度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:與Taylor-Hobson接觸式輪廓儀數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,消球處理的方法有效。
【圖文】：

度短、可明確零級(jí)條紋位置的特點(diǎn)，避免了單色光干涉條紋級(jí)次不明確的影響，因此為逡逑了提高測(cè)量的精確度，干涉顯微系統(tǒng)中通常采用白光作為其光源。干涉顯微物鏡根據(jù)結(jié)逡逑構(gòu)不同可分為Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ型、Ｍｉｒａｕ型和Ｌｉｎｎｉｋ型三種類型。圖１．２為干涉顯微的系統(tǒng)逡逑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。逡逑ｃｃｄ邋ｒｎ—邐逡逑輔助透鏡茶邐邐邋￣逡逑Ｉ圖~#集卡懸逡逑聚光鏡組孔徑光闌透反｜揣Ｉ邐＾逡逑ｌ邐Ｉｉ＋ｍ邋Ｉ邋ｌ逡逑＿素?zé)暨妬f灥｜罐：物鏡接口邐結(jié)逡逑邐ｒ—邐１邐構(gòu)逡逑N，被測(cè)樣品逡逑ＸＹＺＥＵｉＪＩｉｅ．＾＾邐Ｙ逡逑＼邋＾邐逡逑．邐灥調(diào)整臺(tái)逡逑圖１．２干涉顯微鏡的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖逡逑３逡逑

究起步很早，，己經(jīng)形成了成熟的商業(yè)化模式。其中，Ｎｉｋｏｎ公司、Ｌｅｉｃａ公司和Ｔｈｏｒｌａｂｓ逡逑公司已能夠批量生產(chǎn)一系列高性能的干涉顯微物鏡，在干涉顯微物鏡領(lǐng)域中處于世界領(lǐng)逡逑先水平。圖１．３為Ｎｉｋｏｎ公司所生產(chǎn)的一系列的干涉顯微物鏡，圖中四個(gè)干涉顯微物鏡逡逑的放人倍率從左＆右依次為５０倍、２０倍、１０倍、５倍。逡逑＾邐＾邐．．p海濉鰣義希咤蝸渝喂軠W、．邐：、逡逑，…。：：：Ｉ邋Ｉ邋二修＇逡逑：姻搤Ｊ邋＇邋＇逡逑１邐＾邐％邋Ｉ邋歌？逡逑泰邋＾邋Ｓ邐＊逡逑１邋？；邐＾邐■邋ｖ－ｔｅ，：／邋ｉ邋＇ｉｍ＾％逡逑圖１．３邋Ｎｉｋｏｎ公司干涉顯微物鏡逡逑在齊焦距離為４５ｍｍ時(shí)，Ｎｉｋｏｎ公司各倍率干涉顯微物鏡的參數(shù)如表１．１所示。逡逑邐表１．１邋Ｎｉｋｏｎ公司干涉顯微物鏡參數(shù)邐逡逑倍率邐有效焦距邐工作距離邐數(shù)值孔徑逡逑５Ｘ邐４０ｍｍ邐９．３ｍｍ邐０．１３逡逑１０Ｘ邐２０ｍｍ邐７．４ｍｍ邐０．３逡逑２０Ｘ邐１０ｍｍ邐４．７ｍｍ邐０．４逡逑５邋ＯＸ邐４ｍｍ邐３．４ｍｍ邐０．５５逡逑國(guó)內(nèi)對(duì)于干涉顯微物鏡還處于研宄階段，市面上還沒有國(guó)產(chǎn)的干涉顯微物鏡成品可逡逑供購(gòu)買。國(guó)內(nèi)千涉顯微物鏡研究的主要成果有：馬駿等人所申請(qǐng)的中國(guó)專利“一種通過逡逑對(duì)長(zhǎng)工作距顯微物鏡改裝的干涉顯微物鏡”、徐靜浩等人所申請(qǐng)的中國(guó)專利“干涉顯微逡逑４逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH742

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2711297