激光共聚焦顯微鏡與普通顯微鏡成像原理及區(qū)別

激光掃描共聚焦顯微鏡采用激光作為光源,有效地除去了非聚焦平面的信息,提高了微觀(guān)形貌的清晰度和分辨率。其與計(jì)算機(jī)軟件結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)深度方向的光學(xué)切片觀(guān)察,再將這些掃描得到的信息通過(guò)軟件算法以及疊加和重組,可以獲得材料的微觀(guān)三維形貌,因此激光共聚焦顯微鏡具有快速、無(wú)損、制樣簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。那么激光共聚焦顯微鏡的原理又是怎樣的呢？它采用激光點(diǎn)光源照射樣品,從發(fā)射器發(fā)出的光經(jīng)過(guò)光路后在聚焦平面上形成一個(gè)大小分明的光點(diǎn),它沿著原照射光路到達(dá)分光鏡并且該點(diǎn)發(fā)出的光被物鏡收集,分光鏡將收集來(lái)的光直接反饋給探測(cè)器。光點(diǎn)通過(guò)前方探測(cè)器設(shè)有的探測(cè)針孔等一系列的透鏡,最終同時(shí)聚焦于探測(cè)針孔,這樣來(lái)自聚焦平面的光可以會(huì)聚在探測(cè)孔之內(nèi),而來(lái)自聚焦平面上方或下方的散射光都被擋在探測(cè)孔之外而不能成像,從而提高了焦平面的分辨率。激光共聚焦顯微鏡逐點(diǎn)掃描樣品,探測(cè)針孔后的光電倍增管也逐點(diǎn)獲得對(duì)應(yīng)光點(diǎn)的共聚焦圖像,轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上,最終在屏幕上聚合成清晰的整個(gè)焦平面的共聚焦圖像。轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上,最終在屏幕上聚合成清晰的整個(gè)焦平面的共聚焦圖像。此外激光共聚焦顯微O■目鏡還可以對(duì)樣品進(jìn)行逐層光學(xué)切片掃描,得到高度方向每一層的圖像信息,傳回計(jì)算機(jī)軟件疊加處理后可以得到三維形貌圖。它成像清晰、精確、最大的優(yōu)點(diǎn)在于能對(duì)材料進(jìn)行深層形貌的觀(guān)察。可以對(duì)樣品進(jìn)行斷層掃描觀(guān)察和成像,進(jìn)行無(wú)損觀(guān)察和三維形貌分析。O■目tilLED光皴0童出舊光;束餐過(guò)平垂禮55■盤(pán)阿PJ巻和掛謊后.聚魚(yú)到樣品愁豆含Jt;之后光貶經(jīng)樣品鍛面図挪倒焉鯽域井附3過(guò)MPD上的屮孔泊經(jīng)半尿半遙憶Q矽后貝有翠焦倔師射北束才離過(guò)CCDW的小孔并在相對(duì)應(yīng)的CCD燉累?上成傑*瘩孔轉(zhuǎn)盤(pán)通址高連筋'喪敕蘋(píng)亢空辛毎樣配腳面掃晁這一戎術(shù)叢用理丄徹馳見(jiàn)f桂遲姐吐點(diǎn)鬥啟生崔對(duì)當(dāng)前CCD像童曲Iit-激光共聚焦顯微鏡可用來(lái)觀(guān)察樣品表面亞微米級(jí)別的三維輪廓形貌,也可以測(cè)量多種微幾何尺寸,像晶粒度、體積、膜深、膜厚、深度、長(zhǎng)寬、線(xiàn)粗糙度、面粗糙度等。激光共

聚焦相比于其他測(cè)量手段有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),它提高了圖片的清晰度,有很好的景深,提高了分辨率,可以進(jìn)行無(wú)接觸的三維輪廓測(cè)試。在金屬材料研發(fā)方面還經(jīng)常用到光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡。光學(xué)顯微鏡是一種二維的形態(tài)學(xué)工具,有效分辨率較低,分辨率的景深較小,也不能觀(guān)察縱向方向的三維形態(tài)。而掃描電鏡在樣品的制備方面比較復(fù)雜,有時(shí)還會(huì)引起樣品的破壞,對(duì)于掃描的面積和材料的表面高度都有所限制,同時(shí)它也不能測(cè)量面積、體積、深度等信息。在鋼鐵材料的生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中,眾多的環(huán)節(jié)需要關(guān)注表面形貌,采用激光共聚焦顯微鏡技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)檢測(cè)，不僅可以獲得媲美SEM的顯微圖像，同時(shí)還能夠進(jìn)行快速、無(wú)損測(cè)量,加之其較低的引入和維護(hù)成本,更符合目前行業(yè)成本控制的需求。本文將舉例說(shuō)明激光共聚焦顯微鏡在金屬研究領(lǐng)域的典型應(yīng)用。激光共聚焦顯微鏡由于其優(yōu)于光學(xué)顯微鏡的清晰度和分辨率，使其在金相組織觀(guān)察方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。試驗(yàn)樣品為海洋平臺(tái)用鋼，將樣品進(jìn)行磨制、拋光處理，并用腐蝕溶液腐蝕，要求觀(guān)察并測(cè)量基體上粒狀貝氏體的形態(tài)和尺寸。相比于普通光學(xué)顯微鏡，激光共聚焦顯微鏡清晰度好，分辨率高。激光作為光源，它的單色性非常好，光束的波長(zhǎng)相同，從根本上消除了色差。共聚焦顯微鏡中在物鏡的焦平面上放置了一個(gè)