[发明专利]一种轮廓的显微方法和装置

摘要

本发明公开了一种轮廓的显微方法和装置。装置包括激光器、单模光纤、第一准直透镜、第一偏振片、第一偏振分束器、四分之一波片、第二透镜、第三透镜、二分之一波片、第二偏振分束器、第一探测光纤、第二探测光纤、差分探测器、主控计算机、纳米平移台和用于放置待测样品的样品平台。本发明通过横向差分获得物体的轮廓像，有效提高系统的横向分辨率。本发明结构简单，横向分辨率提高显著，可以达到200nm以下，可用于光学显微领域以及纳米级别的高精度检测、测量和制造等领域。

主权项

一种轮廓的显微方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)激光器发射出光束，经单模光纤耦合和第一准直透镜准直，得到准直光束；所述准直光束经第一偏振片调制为平行线偏振光，所述平行线偏振光经由第一偏振分束器全部透射后，再经四分之一波片调制为圆偏振光；所述圆偏振光经第二透镜聚焦到样品平台；(2)所述样品平台的表面发生反射和散射，得到的反射光和散射光沿原光路逆向返回，先被所述第二透镜收集，再经过所述四分之一波片调制为垂直线偏振光；所述垂直线偏振光经由所述第一偏振分束器全部反射形成第一反射光，所述第一反射光经由第三透镜聚焦后，依次通过二分之一波片和第二偏振分束器，分光为光强大小相等的第一测量光和第二测量光；所述第一测量光聚焦于第一探测光纤的光纤端面，所述第二测量光聚焦于第二探测光纤的光纤端面；(3)调节所述样品平台、第一探测光纤和第二探测光纤的位置，直至所述第一探测光纤和第二探测光纤所探测的聚焦光斑的光强均达到光强最大峰值；此时，所述第一探测光纤的光纤端面位于所述第三透镜的焦平面上，且所述第一探测光纤的光纤端面的中心与所述第一测量光的焦点重合；所述第二探测光纤的光纤端面位于所述第三透镜的焦平面关于所述第二偏振分束器所成的镜像平面上，且所述第二探测光纤的光纤端面的中心与所述第二测量光的焦点重合；(4)保持所述第一探测光纤和第二探测光纤沿轴向不动，调节所述第一探测光纤和第二探测光纤的位置，使得所述第一探测光纤的光纤端面和第二探测光纤的光纤端面同时在各自所处的平面上沿相同方向水平移动，直至各自所探测的聚焦光斑的光强均为光强最大峰值的一半；(5)在所述样品平台上放置待测样品，通过计算机控制与所述样品平台紧固连接的纳米平移台的移动，对所述待测样品表面进行水平扫描，光线聚焦到所述待测样品和样品平台后被反射及散射，并依次经过所述第二透镜、四分之一波片和第一偏振分束器，由所述第一偏振分束器全部反射形成第二反射光，所述第二反射光经由所述第三透镜聚焦后，依次通过所述二分之一波片和第二偏振分束器，分光为第三测量光和第四测量光；所述第三测量光聚焦于所述第一探测光纤的光纤端面，所述第四测量光聚 焦于所述第二探测光纤的光纤端面；将所述第一探测光纤和第二探测光纤获取的光强信号传送到同一差分探测器中，转换为电压信号后进行差分处理得到差分电压信号，计算机读取所述差分电压信号并进行处理，实现对待测样品边缘图像的重构；(6)将所述的待测样品旋转一定角度，重复步骤(5)进行待测样品边缘图像的重构；(7)重复步骤(6)，直至获得待测样品的所有横向信息，从而得到待测样品的图像轮廓。