[发明专利]微分干涉相衬显微镜

说明书

本发明是一种显微镜，它利用微分干涉相衬技术对物体实现显微观察，可广泛应用于医学、生物学、金相学、半导体工艺和玻璃工艺等方面。

实现显微微分干涉相衬观察，目前使用众多的是诺曼斯基（Noma-rski）稜镜方法，但其关键元件诺曼斯基稜镜的设计、加工和装调的难度都比较大，晶体材料要求高，故导致该种微分干涉相衬显微镜价格贵。

本发明的目的是提供一种用自然光干涉且结构简便的微分干涉相衬显微镜。

实现微分干涉相衬显微观察的基本条件是：一、要求干涉系统横向剪切量和显微物镜的分辨本领相适应，等于或略小于显微物镜的分辨本领;二、两束相干光之间有一定的光程差。本发明的技术解决方案是：在显微物镜和目镜之间插入一个普通光学玻璃制成的三平面环路干涉系统-由两块全反射平面和一块半透半反的平面适当配置而成。依靠该三平面环路干涉系统的一个全反射面相对于半透半反平面的移动来改变光程差和横向剪切量，以满足微分干涉相衬显微观察的要求。

本发明实现微分干涉相衬较之诺曼斯基稜镜的优点是：设计方便，材料为普通光学玻璃，平面面形要求也不高，加工和装配简易，因而价格低廉，易于推广应用。

附图说明：

图一是本发明的微分干涉相衬显微镜简图。

图二是本发明的微分干涉相衬显微镜另一种实施形态的光路图。

图三是三平面环路干涉系统的光路示意图。

图四是三平面环路干涉系统中二相干光光程差△l和光线入射角与全同环路入射角。偏离量△（＝-）的关系图。

图五是三平面环路干涉系统中二相干光光程差△l与两全反射平面和半透半反平面（10）交点间距a的关系图。

图六是三平面环路干涉系统输出光束横向剪切量W与两全反射平面和半透半反平面（10）交点间距a的关系图。

图七表示一平面波经过三平面环路干涉系统后的情况，下图表示一平面波，上图表示经过干涉系统后产生了光程差△l和横向剪切量W。

图八表示有波前凸出h的波面经过三平面环路干涉系统的情形，下图是未经过干涉系统的凸出h的波面，上图是经过干涉系统后产生的相衬情况。

图九是本发明用于观察非透明物体的微分干涉相衬显微镜的光路图。

上述图中同一数字表示同一光学构件，例如图中（1）均表示光源。

下面结合附图详细阐述本发明微分干涉相衬显微观察的原理和仪器结构。

三平面环路干涉系统由具有共同法线平面的两全反射平面（9）和（11）、半透半反平面（10）构成，如图三所示，法线平面即图面。图中a表示平面（9）和平面（10），平面（11）和平面（10）交线在法线平面投影点之间的距离（以下简称间距a）;α₁为面（9）与面（10）的夹角;α₂为面（11）与面（10）的夹角;表示光线入射到半透半反平面（10）的入射角。当光线以角射到面（10）后，一半反射，一半透射，两束光分别按逆时针和顺时针方向经全反射面（9）和（11）反射后，经面（10）反射或透过面（10）后以同方向输出该三平面环路干涉系统。经该系统输出的两束光恒互相平行，而且在一般情况下有横向剪切量和光程差。

当₀＝α₁+α₂时，环路干涉系统内的反射光路和透射光路取反平行走向，而光程差△l恒等于零，称为全同环路状态。

当₀＝α₁+α₂，且a＝0时，是全同环路的一种特例，则不仅相干光的光程差等于零，而且横向剪切量也为零。

全同环路干涉系统输出光束的横向剪切量和光程差由入射角和间距a确定，可计算求得，结果如图四、图五、图六所示。

图四表示两相干光光程差△l和入射角偏离全同环路入射角₀的偏离量△₀的关系，由图可见，当间距a一定时，△l与△₀成线性关系，不同的a对应有不同的斜率，当△₀是微量时，△l也是微量的。

图五表示△l与间距a的关系，由图可见，当△₀一定时，△l的变化随a成线性单调变化，对应于不同的△₀，对应着不同的斜率，当a微量变化时，△l变化也是微量的。

图六表示两相干光剪切量W与a的变化关系。由图可见，W与a成线性关系，a变化微量，W变化也是微量的。