專利名稱：落射式微分干涉相襯顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于顯微鏡技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及一種落射式微分干涉相襯顯微鏡，其使觀察到的顯微圖像具有明顯的襯度對(duì)比，呈現(xiàn)立體感較強(qiáng)的圖像，以提高顯微觀察的分 辨力。
背景技術(shù)：
微分干涉相襯顯微技術(shù)是Nomarski (諾馬斯基)于1952年在相襯顯微觀察技術(shù) 的基礎(chǔ)上提出的，采用的是透射式顯微觀察系統(tǒng)，包括了起偏振器(Polarizer)、DIC棱鏡、 DIC滑行器與檢偏器(Analyzer)四個(gè)關(guān)鍵光學(xué)組件。中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所 徐毓光等科技工作者開展了關(guān)于微分干涉相襯顯微鏡的技術(shù)研究，并于1985年7月向國家 知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)了微分干涉相襯顯微鏡專利，專利號(hào)為CN85105355，在其專利摘要與主權(quán) 項(xiàng)中描述其特征在于利用簡易的光學(xué)玻璃三平面環(huán)路干涉系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)干涉相襯，所說光學(xué) 玻璃三平面環(huán)路干涉系統(tǒng)是由兩個(gè)全反射平面和一個(gè)半透半反平面組成。落射式微分干涉 相襯顯微鏡是在落射偏振觀察系統(tǒng)中，引入微分干涉相襯(DIC)棱鏡組件，只需要起偏振 器、DIC棱鏡、檢偏器三個(gè)關(guān)鍵光學(xué)組件，可以實(shí)現(xiàn)偏振光分束與復(fù)合，從而實(shí)現(xiàn)干涉顯微圖 像觀察。現(xiàn)有落射式微分干涉相襯顯微鏡是在偏振觀察系統(tǒng)中，加裁微分干涉相襯棱鏡裝 置，照明與成像系統(tǒng)共用同一個(gè)DIC棱鏡，但由于棱鏡相干平面與物鏡的后焦面要求基本 一致，對(duì)不同倍率的物鏡設(shè)計(jì)提出了新的要求，需配置專用微分干涉相襯觀察用物鏡，使得 顯微鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)DIC棱鏡的設(shè)計(jì)、加工與檢測相對(duì)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供了一種落射式微分干涉相襯顯微鏡，其在 落射偏振觀察系統(tǒng)中設(shè)計(jì)微分干涉相襯觀察適應(yīng)的諾馬斯基棱鏡(DIC棱鏡)組件，同時(shí)選 擇后焦面相近的成像物鏡，通過對(duì)DIC棱鏡安裝高度與角度的調(diào)整，以滿足DIC棱鏡相干平 面與物鏡后焦面重合的要求。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種落射式微分干涉相襯顯微鏡，包括觀察鏡，落射照明器以及微分干涉相襯組 件，所述微分干涉相襯組件包括微分干涉棱鏡、用于調(diào)節(jié)微分干涉棱鏡前后移動(dòng)的調(diào)節(jié)桿 以及調(diào)節(jié)微分干涉棱鏡上下高度的調(diào)節(jié)螺釘。進(jìn)一步，所述觀察鏡為雙目觀察鏡，為鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，所述落射照明器包括順序設(shè)置的燈箱、濾色片切換裝置、孔徑光闌、視場 光闌、起偏器、檢偏器以及透、反射切換觀察裝置。進(jìn)一步，所述燈箱后蓋板采用翻轉(zhuǎn)式鉸鏈結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，所述濾色片切換裝置、孔徑光闌、視場光闌均為撥輪轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，還包括阿貝聚光鏡組，該阿貝聚光鏡組加載孔徑光闌。進(jìn)一步，還包括集光器，該集光器內(nèi)部設(shè)有視場光闌。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所述的落射式微分干涉相襯顯微鏡具備明視場正置觀察、偏振觀察的功能，還可進(jìn)行微分干涉相襯觀察，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可以得到視場均勻、襯度明顯的顯微 圖像，可應(yīng)用于現(xiàn)代電子工業(yè)、材料科學(xué)研究與制造等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)無損光學(xué)檢測的要求。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)圖；圖2是落射照明器的剖視圖；圖3是微分干涉相襯組件的剖視圖；圖4是載物平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是粗微動(dòng)調(diào)焦裝置示意圖；圖6阿貝聚光鏡組示意圖；圖7集光器示意圖；圖8是本發(fā)明的左視圖；圖9是本發(fā)明的右視圖；圖10是本發(fā)明的后視圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所述，本發(fā)明所述的落射式微分干涉相襯顯微鏡，包括雙目觀察鏡1、攝影 攝像輸出端口 2、落射照明器3、轉(zhuǎn)換器4、落射式微分干涉相襯組件5、物鏡6、載物平臺(tái)7、 粗微動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)8、阿貝聚光鏡組9以及集光器10。其中，雙目觀察鏡1采用鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，配置廣角平場目鏡，單邊視度可在_5 +5 個(gè)視度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，目鏡瞳距可在53mm 75mm之間任意調(diào)節(jié)，目鏡筒傾斜角度為30度，可 適配視場數(shù)不超過Φ22mm的目鏡。攝影攝像輸出端口 2是用于顯微鏡圖像采集時(shí)的光學(xué)輸出端，配合專用的攝影卡 口或適配器，可以連接CCD攝像儀、數(shù)碼相機(jī)或數(shù)碼單反相機(jī)、普通相機(jī)。攝影攝像系統(tǒng)采 用100%通光，可通過本裝置所設(shè)置的切換拉桿進(jìn)行目視觀察與攝影操作。圖2是落射照明器3的剖視圖，落射照明器3是為落射式顯微鏡觀察提供光源與 控制光源的重要部件，本落射器3采用的是柯拉照明系統(tǒng)，主要包括燈箱301，濾色片切換 裝置302，孔徑光闌303，視場光闌304，起偏器305，檢偏器306和透、反射切換觀察裝置 307。燈箱301內(nèi)設(shè)置的光源采用鹵素?zé)粽彰?，可通過兩側(cè)的調(diào)節(jié)手輪進(jìn)行燈泡位置的 調(diào)整，調(diào)整范圍為3mm 5mm。燈箱301后蓋板采用翻轉(zhuǎn)式鉸鏈結(jié)構(gòu)，可以快速更換燈泡。燈 箱301兩側(cè)安裝隔熱塑膠板，防止熱源輻射或灼傷操作者。濾色片切換裝置302采用拔輪轉(zhuǎn) 盤式結(jié)構(gòu)，設(shè)置有黃、綠、藍(lán)、磨砂玻璃與直接透射五個(gè)檔位，以滿足改變圖像襯底或照明亮 度、均勻性的照明要求?？讖焦怅@303與視場光闌304均采用拔盤式轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)，用于改變照 明系統(tǒng)的通光口徑與視場大小。在孔徑光闌303與視場光闌304之后設(shè)置起偏器305，使照 明光源轉(zhuǎn)變成線偏振光，通過起偏器305側(cè)面的旋轉(zhuǎn)拔盤可以進(jìn)行起偏角度的調(diào)整。檢偏器306內(nèi)置在落射式照明器的半透分光鏡之上，三目頭座之下，通過推拉拉桿可以進(jìn)行切 換檢偏器306，以滿足透、反射照明觀察的要求。起偏器305和檢偏器306的偏振方向相對(duì) 于主體應(yīng)為東西方向與南北方向，以形成落射式正交偏振觀察系統(tǒng)。透、反射切換觀察裝置 7主要是為了適應(yīng)產(chǎn)品透射觀察、落射與落射微分干涉相襯觀察的需要，通過半透分光鏡與 拉桿實(shí)現(xiàn)切換。在偏振觀察系統(tǒng)中，采用無應(yīng)力光學(xué)組件與優(yōu)良的柯拉落射照明系統(tǒng)、無限遠(yuǎn)長 工作距離平場消色差物鏡，為了滿足物鏡后焦面相近的要求，設(shè)計(jì)5倍、10倍、20倍、40倍物 鏡。圖1中的轉(zhuǎn)換器4，又稱之為“鼻輪”，用于不同倍率物鏡進(jìn)行轉(zhuǎn)換。微分干涉相襯組件5主要作用是對(duì)偏振光進(jìn)行分束與復(fù)合，以實(shí)現(xiàn)微分干涉相襯 觀察的功能，其主要結(jié)構(gòu)如圖3所示。微分干涉相襯組件5包括微分干涉棱鏡501、用于調(diào)節(jié)微分干涉棱鏡前后移動(dòng)的 調(diào)節(jié)桿502以及調(diào)節(jié)微分干涉棱鏡上下移動(dòng)的調(diào)節(jié)螺釘503。調(diào)節(jié)桿502通過旋轉(zhuǎn)可以前后移動(dòng)微分干涉棱鏡501，以改變彩色干涉條紋，形成 不同底色的顯微圖像。調(diào)節(jié)螺釘503共有3個(gè)，通過調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)微分干涉棱鏡501上下 位置(相干平面高度)與入射光線相對(duì)棱鏡的入射角的調(diào)節(jié)，以達(dá)到棱鏡相干平面與物鏡 后焦面重合的要求，使觀察的顯微圖像變得清晰，底色均勻，呈現(xiàn)較強(qiáng)的立體感。插板座504，用于安裝微分干涉棱鏡501及相關(guān)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，插板座504單側(cè)(左側(cè)) 面設(shè)置有定位槽，以明確正常明視場觀察與微分干涉相襯觀察，蓋板5用于封裝組件。微分干涉棱鏡501，又稱之為DIC棱鏡，由兩個(gè)具有相互垂直光軸的石英晶體，通 過研磨后形成一定傾斜角度(稱之為楔角)，再將兩個(gè)石英晶體片用光學(xué)粘結(jié)劑(光敏膠) 膠合在一起，形成具有晶體光學(xué)特性的平板DIC棱鏡。線偏振光經(jīng)過DIC棱鏡501時(shí)，由于 晶體的雙折射性，棱鏡將其剪切成兩束具有微小夾角且振動(dòng)方向相互垂直，振幅相等的線 偏振光(尋常光ο光及非常光e光)。這兩束光再經(jīng)過物鏡，產(chǎn)生具有一定剪切量的平行 光，從而落射到被測物體表面。光線經(jīng)反射后原路返回，再次進(jìn)入棱鏡以后兩束光重新匯合 在一起，但因偏振方向相互垂直，故不發(fā)生干涉，但通過檢偏器306后可使光束的振動(dòng)方向 相一致，從而形成干涉圖像，經(jīng)過DIC棱鏡501后的光束產(chǎn)生的分束角(離散角)非常小，ο 光與e光因分束而產(chǎn)生的光程差也遠(yuǎn)小于物鏡的分辨率，因而可以觀察到更加細(xì)微的物鏡 表面變化，形成微分干涉相襯顯微圖像，不同光程差形成的干涉圖像表現(xiàn)為彩色干涉條紋， 對(duì)稱分布于黑灰色帶兩側(cè)。物鏡6是光學(xué)顯微成像的關(guān)鍵部件，本發(fā)明設(shè)計(jì)的物鏡6為無限遠(yuǎn)平場消色差無 蓋玻片物鏡，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置5X，10X, 20X, 50X,選配40X，60X, 80X, 100X (干式，彈簧鏡)，物 鏡6工作距離長，后焦面位置大致相同，根據(jù)5X至100X物鏡后焦面的特點(diǎn)，分為兩種，其中 5X，10X, 100X后焦接近，可以共用一組微分干涉相襯組件，20X, 40X, 50X, 60X, 80X后焦面接 近，可以共用一組微分干涉相襯組件，因此本發(fā)明的落射式微分干涉相襯顯微鏡采用兩組 微分干涉相襯組件即可滿足所有物鏡共后焦面的要求。載物平臺(tái)7，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，是用于承載觀察的樣品，本發(fā)明采用透反射型照 明觀察方式，采用透射照明時(shí)，照明光可以從下向上透過待觀察樣品，本發(fā)明未設(shè)置透射型 微分干涉相襯觀察裝置，因此不能進(jìn)行透射式微分干涉相襯觀察，只能進(jìn)行正常明視場觀察。采用落射照明時(shí)，照明光通過物鏡照射在待觀察的樣品上，經(jīng)樣品反射再通過物鏡成 像，可以觀察不透明的樣品，此時(shí)可以進(jìn)行偏光觀察與微分干涉相襯觀察，即落射式微分干 涉相襯觀察。本發(fā)明使用的載物平臺(tái)具有縱、橫向移動(dòng)功能，設(shè)置有縱、橫向移動(dòng)手701， 其中縱向移動(dòng)范圍不小于50mm，橫向移動(dòng)范圍不小于75mm，其它相關(guān)技術(shù)參數(shù)符合GB/ T2985-2008生物顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)中載物平臺(tái)的技術(shù)要求。粗微動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)8，其結(jié)構(gòu)如圖5所示意，通過旋轉(zhuǎn)粗動(dòng)調(diào)節(jié)手輪801與微動(dòng)調(diào) 焦手輪802，可使載物平臺(tái)升降，以達(dá)到聚焦的目的，其中微動(dòng)調(diào)焦手輪802的微動(dòng)格值為 0. 002mm，粗微動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)中設(shè)置了粗動(dòng)調(diào)節(jié)松緊手輪803與限位手輪804，其中粗動(dòng)調(diào)節(jié) 松緊手輪803用于調(diào)節(jié)粗動(dòng)調(diào)節(jié)手輪801的扭矩，防止載物平臺(tái)7自上而下移動(dòng)，又稱為 “自流”。限位手輪804是用于防止轉(zhuǎn)換物鏡6時(shí)，高倍物鏡碰撞載物平臺(tái)7而損壞物鏡6， 也便于操作不同物鏡6時(shí)能夠快速聚焦。阿貝聚光鏡組9，其結(jié)構(gòu)如圖6所示，其作用是對(duì)照明光進(jìn)行聚焦，以滿足不同倍 率物鏡成像時(shí)所需的照明亮度與襯度要求，本發(fā)明使用的阿貝聚光鏡組加載了孔徑光闌 901，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入聚光鏡的光能量，以達(dá)到改變照明襯度的目的。阿貝聚光鏡組9可以通 過升降調(diào)節(jié)手輪，改變上下位置高度，以滿足不同倍率物鏡的照明要求。集光器10，其結(jié)構(gòu)如圖7所示，是對(duì)光源的發(fā)散光進(jìn)行集合，形成符合柯拉照明特 性的均勻光源，進(jìn)入阿貝聚光鏡組。本發(fā)明的集光器10內(nèi)部設(shè)置有視場光闌，旋轉(zhuǎn)集光器 10上部的拔盤1001，可實(shí)現(xiàn)改變光闌孔徑的目的。圖8、9、10是本發(fā)明的左視圖、右視圖和后視圖。本發(fā)明的電器部分，其布局如圖8所示，主要設(shè)置有亮度調(diào)節(jié)旋鈕11，電源控制開 關(guān)12，透反射電源切換開關(guān)13，電源插座14，落射光源電源輸入端口 15，電器部分的電源控 制開關(guān)12設(shè)置在主體的左側(cè)下方，正常工作時(shí)呈淺綠色，其正上方設(shè)置透反射電源切換開 關(guān)13，用于改變透射、落射照明方式，電源插座14設(shè)置在主體后部。本發(fā)明的產(chǎn)品輸入電壓 分為三類230V/50Hz，110V/50Hz，85 265V寬電壓電源，輸出的功率為12V30W或12V50W。本發(fā)明也適用于現(xiàn)有正置金相顯微鏡(包含偏振觀察裝置)技術(shù)。本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本發(fā)明的各種改動(dòng)或變形不脫離本發(fā)明 的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā) 明也意圖包含這些改動(dòng)和變形。
權(quán)利要求
一種落射式微分干涉相襯顯微鏡，包括觀察鏡，落射照明器以及微分干涉相襯組件，其特征在于所述微分干涉相襯組件包括微分干涉棱鏡、用于調(diào)節(jié)微分干涉棱鏡前后移動(dòng)的調(diào)節(jié)桿以及調(diào)節(jié)微分干涉棱鏡上下高度的調(diào)節(jié)螺釘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的落射式微分干涉相襯顯微鏡，其特征在于所述觀察鏡為雙 目觀察鏡，為鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的落射式微分干涉相襯顯微鏡，其特征在于所述落射照明器 包括順序設(shè)置的燈箱、濾色片切換裝置、孔徑光闌、視場光闌、起偏器、檢偏器以及透、反射 切換觀察裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的落射式微分干涉相襯顯微鏡，其特征在于所述燈箱后蓋板 采用翻轉(zhuǎn)式鉸鏈結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的落射式微分干涉相襯顯微鏡，其特征在于所述濾色片切換 裝置、孔徑光闌、視場光闌均為撥輪轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的落射式微分干涉相襯顯微鏡，其特征在于還包括阿貝聚光 鏡組，該阿貝聚光鏡組加載孔徑光闌。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的落射式微分干涉相襯顯微鏡，其特征在于還包括集光器，該 集光器內(nèi)部設(shè)有視場光闌。
全文摘要
本發(fā)明屬于顯微鏡技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及一種落射式微分干涉相襯顯微鏡，其包括觀察鏡，落射照明器以及微分干涉相襯組件，所述微分干涉相襯組件包括微分干涉棱鏡、用于調(diào)節(jié)微分干涉棱鏡前后移動(dòng)的調(diào)節(jié)桿以及調(diào)節(jié)微分干涉棱鏡上下高度的調(diào)節(jié)螺釘，本發(fā)明所述的落射式微分干涉相襯顯微鏡具備明視場正置觀察、偏振觀察的功能，還可進(jìn)行微分干涉相襯觀察，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可以得到視場均勻、襯度明顯的顯微圖像，可應(yīng)用于現(xiàn)代電子工業(yè)、材料科學(xué)研究與制造等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)無損光學(xué)檢測的要求。
文檔編號(hào)G02B21/18GK101995649SQ20101060032
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者李彌高, 胡麗娟, 黃文勇, 黃秋翼 申請(qǐng)人:廣州粵顯光學(xué)儀器有限責(zé)任公司