Лазерный проекционный микроскоп Советский патент 1992 года по МПК G01N21/55 

с/

с

Использование: квантовая электроника, лазерные проекционные системы, микроэлектроника, биология, медицина, металлография. Сущность изобретения: устройство содержит активный элемент лазера, объектив, систему визуального контроля, непроз- рачный неотражающий экран, Экран выполнен в виде сегмента круга, хорда которого заведена за оптическую ось на расстояние, превышающее радиус поля зренил объектива.2 ил.

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к лазерным проекционным системам, и может быть использовано для визуального контроля объектов микроэлектроники, биологии, медицины, металлографии.

Известен лазерный проекционный микроскоп для визуального контроля, предназначенный для проверки качества ИС и содержащий активный элемент лазера, по одну сторону которого вдоль оптической оси установлен объектив, вблизи фокальной плоскости которого помещен наблюдаемый объект, а по другую сторону - проекционная система, содержащая сферическое зеркало.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является лазерный проекционный микроскоп, содержащий активный элемент лазера, по одну сторону .которого вдоль его оптической оси расположен объектив, вблизи фокальной

плоскости которого помещен наблюдаемый объект, а по другую - система визуального контроля.

Указанные устройства позволяют получать изображения малых объектов на больших экранах с достаточно большой яркостью.

Однако для них характерна относительно низкая информативность изображения объекта на экране. Это обусловлено тем, что отраженный от поверхности объекта свет (несущий информацию от поверхности наблюдаемого объекта и усиленный по яркости при прохождении через рабочую среду активного элемента лазера) состоит из света, претерпевающего прямое отражение, и света, претерпевающего диффузное рассеянное отражение.

Прямое отражение происходит преимущественно от плоских участков поверхности объектов. В случае объектов микроэлектроVJ ю оо vj

Сл О

поскольку отношение радиуса объекта к радиусу его изображения равно а/Ь.

Соотношение выведено для распространения луча в плоскости XOZ (оптическая ось системы совпадает с осью OZ). Но для произвольной плоскости, параллельной плоскости XOZ и находящейся от нее на расстоянии Л у, должно выполняться то же самое неравенство, поскольку любой луч, выходящий из точки (Хо, 0, Zo) объекта, при- ходит в соответствующую точку (Хи, О, Zu) изображения. Это относится и к лучам, попадающим в объектив в точку с координатой (Хд. Ay, Z/0. Но для таких лучей все уравнения записываются таким же образом, как и для лучей, распространяющихся в плоскости (XOZ). Поэтому соотношение должно выполняться для диафрагмы и всех значений , гл. где гд - радиус объектива.

Микроскоп работает следующим обра- зом.

Часть излучения, генерируемого активным элементом 1 лазера, проходит мимо экрана 5 и через объектив 2 попадает на поверхность наблюдаемого объекта 3. СДРУ гая часть этого излучения, попавшая на по- верхность экрана 5, в работе микроскопа не участвует, поскольку экран выполнен непрозрачным и неотражающим).

Отраженное от объекта 3 излучение, не- сущее информацию о поверхности этого объекта, состоит из двух составляющих: зеркально отраженного и диффузно рассе- янного. Расположение экрана таким образом, чтобы его край был заведен на расстояние, превышающее радиус поля зрения объектива 2 за плоскость, проходящую через оптическую ось, позволяет исключить попадание зеркально отраженного излучения в рабочую среду активного эле- мента 1 лазера.

Благодаря этому в рабочую среду актив- ногоэлемента 1 возвращается (снова проходя через объектив 2 и мимо экрана 5) только диффузно рассеянное излучение. При про- хождении этого излучения через активный элемент лазера происходит его усиление по

яркости. Это усиленное излучение, несуще информацию о поверхности наблюдаемого объекта 3, и воспринимается системой 4 визуального контроля.

Таким образом, в микроскопе осуществлен метод темного поля: информацию о поверхности наблюдаемого объекта несет только диффузно рассеянное излучение. Введение экрана позволило исключить из работы зеркально отраженное излучение. Этим самым обеспечивается повышение информативности изображения, так как становятся видимыми объекты, неразличимые при обычном методе освещения.

Работоспособность микроскопа в режиме темного поля однозначно сохраняется при любом расположении экрана 5 относительно оптической оси при фиксированном расстоянии от оси до края диафрагмы, При повороте диафрагмы изменяется лишь геометрия освещения объекта, что дает возможность получения более полной информации об объекте.

Микроскоп пригоден для исследования большого класса объектов, как в стационар ном, так и в динамическом режиме, когдг объект подвержен внешнему воздействию, например при лазерной обработке или npt наблюдении за подвижными объектами (жи вые биологические ткани, потоки и др.).

Формула изобретения Лазерный проекционный микроскоп, содержащий актиьныЯ элемент лазера, по одну сторону которого на оптической оси установлен объектив, а по.другую - система визуального контроля, от л ичающийся тем, что, с целью повышения информативности изображения, объектив снабжен непрозрачным неотражающим экраном, выполненным в виде сегмента круга, установленного так, что геометрический центр круга совмещен с оптической осью устройства, а хорда круга находится от геометрического центра круга на расстоянии, превышающем радиус поля зрения объектива.

Фаг. г