一种显微镜的锁焦探测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种显微镜的锁焦探测系统，该方法包括，锁焦探测模组探测物镜和样品之间距离的变化量，并将距离的变化量发送至锁焦控制器，锁焦控制器输出移动距离至Z轴位移器，Z轴位移器移动距离带动物镜1进行移动，将物镜和样品的间距保持在预设的焦距值内。本实用新型专利技术抛开横向放大率作为光学尺寸的放大，采用轴向放大率作为光学放大率，将轴向放大率测量出来，轴向放大率会正比于横向放大率的平方，做到更加精密的探测。做到更加精密的探测。做到更加精密的探测。

【技术实现步骤摘要】
一种显微镜的锁焦探测系统


[0001]本技术涉及显微镜测距
，具体涉及一种显微镜的锁焦探测系统。

技术介绍

[0002]锁焦是锁定显微镜的物镜和样品之间的距离，也就是物镜的焦面。锁焦系统包括两部分：一个是探测器，用于实时探测样品和物镜的距离；一个是精密位移器。因为一般物镜和样品位移量在20～50nm，所以需要一种精密的探测器，能够探测到20nm或者更小的值。因此，锁焦探测器最重要的技术点在于将20nm放大到可以探测的程度。现有的探测器系统存在如下缺点：
[0003]1、现有的方案利用的是显微镜的横向放大倍率，现有的显微镜自身放大倍率为100x，再通过光路增加约2倍的放大倍率，总的放大倍率为200x左右，无法做到更加精密的探测。
[0004]2、在锁焦探测器模组中，因为受限于尺寸，无法做到放大更大的倍率，为了增大放大倍率，需要更加复杂的系统。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种精确测量物镜和样品之间距离的变化量的显微镜的锁焦探测系统。
[0006]本技术的目的通过以下的技术方案实现：
[0007]一种显微镜的锁焦探测系统，包括：物镜、管镜、锁焦探测模组、锁焦控制器、Z轴位移器和成像CCD；Z轴位移器设置在物镜的侧边；物镜在样品的正下方，管镜在物镜的正下方，成像CCD在管镜的正下方，锁焦探测模组在管镜和成像CCD的之间，锁焦探测模组、锁焦控制器、Z轴位移器依次连接。
[0008]优选地，锁焦探测模组包括：第一分光镜片、四分之一波片、第二分光镜片、光源、第三分光镜片和线性探测器；第一分光镜片倾斜设置在管镜的正下方，第一分光镜片、四分之一波片、第二分光镜片和第三分光镜片依次水平设置，第一分光镜片的左面和第二分光镜片的左面相对称，第二分光镜片的右面和第三分光镜片的左面相对称，光源设置在第二分光镜片的左面的正上方，线性探测器设置在第三分光镜片的左面的正上方。
[0009]优选地，锁焦探测模组还包括：准直透镜；准直透镜设置在第一分光镜片和四分之一波片之间，且准直透镜、第一分光镜片和四分之一波片在同一水平光轴。
[0010]优选地，第二分光镜片为偏振分光片；第三分光镜片的左面镀有透射P态偏振光、反射S态偏振的偏振膜膜，第三分光镜片的右面镀有全反射膜；第一分光镜片的左面镀有反射红外光、透射可见光的膜。
[0011]一种显微镜的锁焦探测方法，包括：锁焦探测模组探测物镜和样品之间距离的变化量，并将距离的变化量发送至锁焦控制器，锁焦控制器输出移动距离至Z轴位移器，Z轴位移器移动距离带动物镜1进行移动，将物镜和样品的间距保持在预设的焦距值内。
[0012]优选地，锁焦探测模组探测物镜和样品之间距离的变化量包括：红外探测光经过第三分光镜左面后，一部分光反射到探测器，将此时反射到探测器的这部分光路记为第一光路；另一部分光透过第三分光镜的左面，经过第三分光镜的右面反射，再入射到第三分光镜的左面，一部分光会再次透射出第三分光镜左面，然后入射到探测器，将此时反射到探测器的这部分光路记为第二光路；另一部分光经过第三分光镜的左面反射到第三分光镜的右面，再经过第三分光镜的右面反射后，再有一部分光透射出第三分光镜的左面，将此时反射到探测器的这部分光路记为第三光路；依次类推，依次会有N个光路入射到第三分光镜，探测器探测出不同次数入射到探测器的光的横向位置及其对应的光强，通过查表图LUT计算得到探测器上移动位置，N≥3。
[0013]优选地，红外探测光经过第三分光镜左面之前还包括：光源输出线偏振光，经过第二分光镜片反射至四分之一波片，经过四分之一波片后变成圆偏振光，圆偏振光经过第一分光镜片反射，反射后的光依次经过管镜和物镜后入射到样品上；样品反射的光依次经过物镜和管镜后入射第一分光镜片；依次经过第一分光镜片反射、四分之一波片投射后变成P态偏振光，P态偏振光为红外探测光。
[0014]本技术相对于现有技术具有如下优点：
[0015]本技术的锁焦探测模组探测物镜和样品之间距离的变化量，并将距离的变化量发送至锁焦控制器，锁焦控制器输出移动距离至Z轴位移器，Z轴位移器移动距离带动物镜进行移动，将物镜和样品的间距保持在预设的焦距值内。而锁焦探测模组探测物镜和样品之间距离的变化量的过程通过探测器探测出不同次数入射到探测器的光的横向位置及其对应的光强，通过查表图LUT计算得到探测器上移动位置，这种探测方法抛开横向放大率作为光学尺寸的放大，采用轴向放大率作为光学放大率，将轴向放大率测量出来，轴向放大率会正比于横向放大率的平方，做到更加精密的探测。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0017]图1为实施例1的显微镜的锁焦探测系统的结构图。
[0018]图2为实施例1的锁焦探测模组的结构图。
[0019]图3为实施例1的第三分光镜片和线性探测器的光路图。
[0020]图4为实施例2的锁焦探测模组的结构图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。
[0022]实施例1
[0023]参见图1
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3、一种显微镜的锁焦探测系统，包括：物镜2、管镜3、锁焦探测模组5、锁焦控制器6、Z轴位移器7和成像CCD4；Z轴位移器7设置在物镜2的侧边；物镜2在样品1的正下方，管镜3在物镜2的正下方，成像CCD4在管镜3的正下方，锁焦探测模组5在管镜3和成像CCD4的之间，锁焦探测模组5、锁焦控制器6、Z轴位移器7依次连接。
[0024]在本实施例，锁焦探测模组5包括：第一分光镜片51、四分之一波片52、第二分光镜片53、光源54、第三分光镜片55和线性探测器56；第一分光镜片51倾斜设置在管镜3的正下方，第一分光镜片51、四分之一波片52、第二分光镜片53和第三分光镜片55依次水平设置，第一分光镜片51的左面和第二分光镜片53的左面相对称，第二分光镜片53的右面和第三分光镜片55的左面相对称，光源54设置在第二分光镜片53的左面的正上方，线性探测器56设置在第三分光镜片55的左面的正上方。
[0025]在本实施例，第二分光镜片53为偏振分光片。第三分光镜片55的左面镀有透射P态偏振光、反射S态偏振的偏振膜，第三分光镜片55的右面镀有全反射膜。第一分光镜片51的左面镀有反射红外光、透射可见光的膜。第一分光镜片51可以将显微镜分光，然后进行操作。光源54的出光为线偏振光。
[0026]显微镜的光路如下：样品1的光经过物镜2之后变成平行光，然后经过管镜3后聚焦到成像CCD4的上。
[0027]上述显微镜的锁焦探测系统适用的一种显微镜的锁焦探测方法，包括：锁焦探测模组5探测物镜2和样品1之间距离的变化量，并将距离的变化量发送至锁焦控制器6，锁焦控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种显微镜的锁焦探测系统，其特征在于，包括：物镜、管镜、锁焦探测模组、锁焦控制器、Z轴位移器和成像CCD；Z轴位移器设置在物镜的侧边；物镜在样品的正下方，管镜在物镜的正下方，成像CCD在管镜的正下方，锁焦探测模组在管镜和成像CCD的之间，锁焦探测模组、锁焦控制器、Z轴位移器依次连接。2.根据权利要求1所述的显微镜的锁焦探测系统，其特征在于，锁焦探测模组包括：第一分光镜片、四分之一波片、第二分光镜片、光源、第三分光镜片和线性探测器；第一分光镜片倾斜设置在管镜的正下方，第一分光镜片、四分之一波片、第二分光镜片和第三分光镜片依次水平设置，第一分光镜片的左面和第二分光镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨乐宝，王宏达，
申请(专利权)人：广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院，
类型：新型
国别省市：