[发明专利]基于STED测量光滑自由曲面样品装置和方法

摘要

基于STED测量光滑自由曲面样品装置和方法属于光学显微测量领域；该装置包括第一皮秒脉冲激光器、第一传导光纤、第一准直物镜、第一平面反射镜、第二皮秒脉冲激光器、第二传导光纤、第二准直物镜、第二平面反射镜、涡旋状相位调制板、二分之一波片、第一二向色镜、第二二向色镜、四分之一波片、聚焦物镜、镀膜样品、三维微位移载物台、滤光片、收集物镜、针孔和光电探测器。本发明将样品表面镀上荧光膜，可以实现利用STED显微术测量工业样品，同时荧光膜在激发光照射下向各个方向辐射荧光，避免了光束在光滑自由曲面发生镜面反射导致信号光难以收集的问题。采用发明装置与方法，可以高精度测量法线与光轴方向夹角大的光滑样品表面形貌。

主权项

基于STED测量光滑自由曲面样品装置，其特征在于，包括：激发模块、损耗模块、扫描成像模块和镀膜样品(15)； 所述的激发模块包括：波长为λ₁的第一皮秒脉冲激光器(1)、第一传导光纤(2)、第一准直物镜(3)和第一平面反射镜(4)；在波长为λ₁的第一皮秒脉冲激光器(1)之后依次配置第一传导光纤(2)、第一准直物镜(3)和第一平面反射镜(4)； 所述的损耗模块包括：波长为λ₂的第二皮秒脉冲激光器(5)、第二传导光纤(6)、第二准直物镜(7)、第二平面反射镜(8)、涡旋状相位调制板(9)和二分之一波片(10)；在波长为λ₂的第二皮秒脉冲激光器(5)之后依次配置第二传导光纤(6)、第二准直物镜(7)和第二平面反射镜(8)，在第二平面反射镜(8)反射光路上依次配置涡旋状相位调制板(9)和二分之一波片(10)； 所述的扫描成像模块包括：第一二向色镜(11)、第二二向色镜(12)、四分之一波片(13)、聚焦物镜(14)、三维微位移载物台(16)、滤光片(17)、收集物镜(18)、针孔(19)和光电探测器(20)；在第一二向色镜(11)的反射光路上依次配置第二二向色镜(12)、四分之一波片(13)和聚焦物镜(14)，在第一二向色镜(11)反向透射光路上配置滤光片(17)、收集物镜(18)、针孔(19)和光电探测器(20)； 所述的镀膜样品(15)包括表面镀了荧光物质薄膜的待测样品； 所述的激发模块中的波长为λ₁的第一皮秒脉冲激光器(1)发出激发光，经过第一传导光纤(2)和第一准直物镜(3)之后形成平行光，平行光束经过第一平面反射镜(4)、第一二向色镜(11)反射和第二二向色镜(12)、四分之一波片(13)、聚焦物镜(14)透射后在镀膜样品(15)上形成第一聚焦光斑，所述的第一聚焦光斑激发样品表面的荧光膜发出荧光； 所述的损耗模块中的波长为λ₂的第二皮秒脉冲激光器(5)发出损耗光，经过第二传导光纤(6)和第二准直物镜(7)后形成平行光，经过第二平面反射镜(8)反射，涡旋状相位调制板(9)、二分之一波片(10)透射，第二二向色镜(12)反射和四分之一波片(13)、聚焦物镜(14)透射后，在镀膜样品(15)表面形成面包圈状的第二聚焦光斑； 所述的镀膜样品(15)表面激发出的荧光经过聚焦物镜(14)、四分之一波片(13)、第二二向色镜(12)、第一二向色镜(11)、滤光片(17)透射后被收集物镜(18)会聚，经过针孔(19)后被光电探测器(20)收集。