一种基于中介层散射的针孔随动共焦显微装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109458950A(43)申请公布日2019.03.12(21)申请号201811494394.5(22)申请日2018.12.07(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人刘俭谷康刘辰光王宇航谭久彬(74)专利代理机构哈尔滨市伟晨专利代理事务所(普通合伙)23209代理人张伟(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)G02B21/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种基于中介层散射的针孔随动共焦显微装置和方法(57)摘要一种基于中介层散射的针孔随动共焦显微装置和方法，属于光学精密测量技术领域，为了解决共焦显微技术测量大口径高陡度光学元件测量效率低的问题。激光器发出的照明激光光通过耦合光纤输出，依次经过准直镜、物镜，物镜将激光汇聚至镀有荧光膜的待测样品，样品激发的荧光依次经过物镜、准直镜，耦合光纤、滤光片，最终入射至光电探测器，高速微位移执行器带动耦合光纤扫描，从而完成对被测点的测量。本发明适用于测量大口径高陡度光学元件表面轮廓。CN109458950ACN109458950A权利要求书1/2页1.一种基于中介层散射的针孔随动共焦显微装置和方法，其特征在于包括：所述共焦显微装置包括照明系统、探测系统和位移执行器件；所述照明系统包括激光器(1)、耦合光纤(2)、准直镜(4)、物镜(5)和二维位移平台(9)；所述激光器(1)发出的激光经过耦合光纤(2)形成点光源射出，所述点光源经所述准直镜(4)后形成平行光，所述平行光由所述物镜(5)将激光聚焦至镀有荧光膜的待测样品(6)上；所述探测系统包括物镜(5)、准直镜(4)、耦合光纤(2)、滤波片(7)和光电探测器(8)；待测样品(6)激发的荧光经物镜(5)、准直镜(4)聚焦至耦合光纤(2)，经过滤波片(7)后传导至所述光电探测器(8)；所述照明系统和探测系统共用耦合光纤(2)、准直镜(4)、和物镜(5)；所述位移执行器器件(3)为高速微位移器件，带动耦合光纤(2)进行轴向扫描，完成对被测点的测量。2.根据权利要求1所述的基于中介层散射的针孔随动共焦显微装置和方法，其特征在于照明光源和探测端子为同一耦合光纤(2)。3.根据权利要求1所述的基于中介层散射的针孔随动共焦显微装置和方法，其特征在于耦合光纤(2)为多路光纤耦合。4.根据权利要求1所述的基于中介层散射的针孔随动共焦显微装置和方法，其特征在于耦合光纤(2)由位移执行器件(3)带动进行扫描。5.根据权利要求1所述的基于中介层散射的针孔随动共焦显微装置和方法，其特征在于照明光波长范围为200nm-1000nm。6.根据权利要求1所述的基于中介层散射的激光三角光测量装置和方法，其特征在于，所述的镀膜样品(6)表面通过镀膜工艺镀上一层荧光物质形成荧光膜，所述的荧光膜厚度在0.01μm-0.5μm之间，荧光物质膜在水或酒精、丙酮等有机溶剂中的溶解度大于5g/100g。7.根据权利要求1所述的基于中介层散射的针孔随动共焦显微装置和方法，其特征在于位移执行器件(3)频率大于1KHz。8.根据权利要求1所述的基于中介层散射的针孔随动共焦显微装置和方法，其特征在于滤波片(7)位于光电探测器(8)前。9.在权利要求1所述的基于中介层散射的针孔随动共焦显微装置和方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、通过镀膜工艺在待测样品表面形成一层厚度在0.01μm-0.5μm之间的荧光膜，使待测样品成为镀膜样品(6)；步骤b、激光器(1)发出激发光，经过耦合光纤(2)和准直镜(4)后形成平行光，平行光束经过物镜(5)后在样品(6)上形成聚焦光斑；步骤c、镀膜样品(6)发出的荧光经物镜(5)、准直镜(4)后汇聚至耦合光纤(2)，透过滤波片(7)后入射至光电探测器(8)；步骤d、位移执行器(3)带动耦合光纤(2)移动，使得聚焦光斑对样品(6)进行轴向扫描，通过轴向响应曲线顶点位置来确定样品表面位置；步骤e、二维位移载平台(9)带动样品(6)二维移动，完成三维扫描测量。步骤f、将镀膜样品(6)溶于水或酒精、丙酮等有机溶剂，清洗膜，恢复待测样品镀膜前2CN109458950A权利要求书2/2页的状态。3CN109458950A说明书1/4页一种基于中介层散射的针孔随动共焦显微装置和方法技术领域[0001]本发明属于光学精密测量技术领域，主要涉及一种基于中介层散射的针孔随动共焦显微装置和方法。背景技术[0002]随着光学加工和检测技术的不断发展，大口径高陡度光学元件已成为天文光学、空间光学和地基空间目标探测与识别、激光大气传输、惯性约束聚变(ICF)等领域中起支撑作用的关键部件之一，同时也是光学系