基本介紹
- 中文名：干涉顯微鏡
- 外文名：interference microscope
- 分類：光學顯微鏡
簡介,原理,典型儀器結構,儀器的光學系統分析,干涉顯微鏡的套用,
簡介
干涉顯微鏡分為雙光束和多光束兩類，採用通過樣品內和樣品外的相干光束產生干涉的方法，把相位差(或光程差)轉換為振幅（光強度）變化的顯微鏡，根據干涉圖形可分辨出樣品中的結構，並可測定樣品中一定區域內的相位差或光程差，通常測定工件加工光潔度及高度差約為1/10波長的顯微組織可採用雙光束干涉顯微鏡，林尼克干涉顯微鏡即屬這一類。而多光束干涉顯微鏡能顯示試樣表面相鄰兩點為l/1 000波長的高度差，因此在金相組織的分析中有重要意義。
原理
干涉顯微鏡是利用光波的干涉原理精確測量試樣表面高度微小差別的計量儀器。按其原理可以分為多束干涉顯微鏡和雙光束干涉顯微鏡兩類。這裡僅就基於雙光束干涉的顯微鏡進行論述。
干涉顯微鏡是根據光波干涉原理設計製造出來的。圖1(a)為其光學系統示意圖。由光源1發出的光線經聚光鏡2、濾色片3、光闌4及透鏡5後成平行光束，射向半反半透的分光鏡7後分成兩束：一束光線通過補償鏡8、物鏡9到平面反射鏡10，被10反射又回到分光鏡7，再由7經聚光鏡11到反射鏡16，由16進入目鏡12；另一束光線向上通過物鏡6，投射到被測零件表面，由被測零件表面反射回來，通過分光鏡7、聚光鏡11到反射鏡16，由16反射也進入目鏡12。這樣，在目鏡12的視場內可以觀察到這兩柬光線因光程差而形成的干涉帶圖形。若被測試樣表面粗糙不平，則干涉帶將如圖1(b)所示的彎曲狀；圖1(c)為干涉顯微鏡的外形示意圖。
1典型儀器結構
現以國產6JA型干涉顯微鏡為例介紹該類儀器的結構
1)儀器的主要技術參數
6JA型干涉顯微鏡的主要技術參數如下：
物鏡的數值孔徑：0.65。
物鏡的工作距離：0.5 mm。
儀器的視場：
目鏡系統：φ25 mm。
照相系統：0.21mmX0.15 mm。
儀器的放大倍數：
目視系統：500X。
照相系統：168X。
測微目鏡放大倍數：12．5X。
綠色干涉濾色片波長：530 nm。
綠色干涉濾色片半寬度：10 nm。
儀器的光學系統分析
圖2所示為6JA型干涉顯微鏡的光學系統。由光源S發出的光線經聚光鏡o。和06投射到孔徑光闌Q：上，照明位於照明物鏡07前面的視場光闌Q。。通過照明物鏡的光線投射到分光鏡丁上，把光束分成兩部分：一部分反射，另一部分透射。
2
2從分光鏡T反射的光線經物鏡O1。射向標準反射鏡P1。，再重新通過物鏡O1，、分光鏡T，射向目鏡O3。；從分光鏡透射的光線，通過補償板T1、物鏡O2射向工件P2表面，反射後重新經過物鏡O2、補償板T1。、分光鏡T，射向目鏡O3。在目鏡焦平面上兩束光相遇，產生干涉，形成條紋。
使用單色光，測量精度可以更精確一些。為此，儀器備有綠色濾光片F，可以移入或移除光路。由於單色光相干性能較好．便於尋找干涉條紋，所以使用儀器時應先將濾光片移入光路中。反射鏡S3。亦可移入光路，以便通過照相鏡頭O4記錄干涉條紋。目鏡O8在分劃板上有一狹縫，即只截取工件表面細長的一部分，然後經直視稜鏡色散形成所謂的等色級條紋，以便對加工粗糙的或者呈粒狀的工件表面產生規則的干涉條紋，便於測定。
如果擋住射向標準反射鏡的一光路，則工件P2表面經物鏡o2成像在B處，即在視場中能看到試樣表面的像。它與工件表面的微觀平面度形成的干涉條紋一一對應。此即為干涉顯微鏡用於試樣微小高度差測量的原理。
干涉顯微鏡的套用
什麼時候需要用到（干涉）相差顯微鏡呢？相差顯微鏡具有兩個其他顯微鏡所不具有的功能:
將直射的光(視野中背景光)與經物體衍射的光分開；將大約一半的波長從相位中除去，使之不能發生相互作用，從而引起強度的變化。
因此可以套用於：
1.觀察未經染色的標本和活細胞。
2.試樣表面粗糙度的測定
如圖1所示．若被測試樣表面粗糙不平，干涉帶即成彎曲狀。由測微目鏡讀出相鄰量干涉帶距離口及干涉帶彎曲度b。因光程差每增加半個波長，即形成一條幹涉帶，故被測試樣表面微觀的不平度的實際高度為
式中，τ為光波的波長。
3.材料塑性變形和相變浮凸的測量
因材料塑性變形和相變浮凸都相對於原來的表面產生很小的高度差，故干涉顯微鏡能夠很容易把這些高度差檢測出來，可檢測到數十納米的差異。
