Инфракрасный микроскоп Советский патент 1982 года по МПК G02B21/06 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть ис пользовано для определения распредел ния температуры по поверхности объек (микрообъекта). Известен инфракрасный микроскоп, держащий оптическую систему и приемник излучения, в качестве которого и пользуется электронно-оптический пре образователь, установленные по ходу излучения от объекта, а также источник подсветки объекта и устройство обработки электрического сигнала, подключенное к выходу приемника излучения 1 . Недостатком такого устройства является низкое пространственное разре шение , определяемое диапазоном спект ральной чувствительности приемника излучения и разрешалмцей способностью оптической системы на рабочей длине волны. Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности являет ся инфракрасный микроскоп, содержащий источник подсветки объекта, пред метный стол, оптическую систему и приемник излучения, расположенные послелопательно по ходу излучения, а также систему сканирования и устройство обработки электрического сигнала t 2. Недостаток этого микроскопа заключается в его низкой разрешающей способности. Цель изобретения - повышение разрешающей способности микроскопа при измерении распределения температуры по поверхности объекта. Поставленная цель достигается тем, что в инфракрасный микроскоп, содержащий источник подсветки объекта, предметный стол, оптическую систему и приемник излучения, {расположенные последовательно по ходу излучения, а также систему сканирования и устройство обработки электрического сигнала, введены кювета, установленная на предметном столе и заполненная жидкой или газообразной средой, контактирующей с исследуемой поверхностью объекта и содержащей взвесь инертных по отношению к среде и объекту частиц, оптические свойства которых О1;личны от оптических свойств среды, а также блок измерения уширения спектра сигнала, вход которого соединен с выходом приемника излучения, а выход - со входс устройства обработки электрического сигнала, причем угол между осью излучения источника подсветки объекта и осью оптическор скотегфз OTJiH iefi от О , но не; превышает 90°, На чертеже представлена структурмая схема предлагаемого устройства. Инфракрасный микроскоп содержит оптическую систему 1, приемник 2 излучения, источник 3 подсветки объекта, устройство 4 обработки электрического сигнала, объект 5, жидкую или газообразную среду со взвесью частиц б, гделевую диафрагму 7, блок 8 измерения уширения спектра сигнала, блок 9 иеремеадения объекта, перемещаквдийся предметный стол 10, к вету 11. В инфракрасном микроскопе по ходу излучения от объекта 5, установленно го на перемещающемся столе 10, расположены жидкая или газообразная сре да со взвесъю частиц б, оптическая система 1, щелевая диафрагма 7 и при емник 2 излучения. Указапнк;е частицы инертны по отношению к среде и объек ту, а их оптические свойства отличаются от оптических свойств среды. Выход приемника 2 излучения через блок 8 измерения уширения спектра си нала соединен с устройством 4 обработки электрического сигнала на второй вход которого подаются сигналы о перемещении объекта 5 блоком 9 пер мещения объекта. Блок 9 перемещения объекта позволяет производить измене ние положения объекта в двух взаимно пepпeндикyляp ыx направлениях. При этом блок 9 перемещения объекта, свя занный с перемещающимся столом 10 и с устройством 4 обработки электричес кого сигнала, а также щелевая диафрагма 7 представляют собой системы сканирования. Для увеличения помехоустойчивости результатов измерения между оптической системой 1 и приемником 2 излучения может быть введен узкополосный фильтр с шириной полосы пропускания, немногим большей, чем ширина спектрального диапазона, излучтния источника 3 подсветки. В качестве источника 3 подсветки может быть использован монохроматический источник, например, лазер УФ, либо видимого диапазона спектра излучения Жидкая или газообразная среда должна быть прозрачной для излучения источника 3 подсветки и иметь приемлемую вязкость в рабочем диапазоне температур. Размер частиц, находящихся во взвеси в жидкой или га зообразной среде, может быть как больше длины волны излучения источника 3 подсветки, так и меньше ее. Перенос плоскости изображения на чувствительный слой приемника 2 излучения может быть осуществлен также с помощью волоконно-оптических элементов. Жидкая или газообразная среда со взвесью частиц 6 и объектом 5 помещены в кювету 11, выполненную из материала, прозрачного для излучения источника 3 подсветки. Применение кюветы 11 в некоторых случаях не обязательно, поскольку среда со взвесью частиц 6 может быть нанесена на микрообъект 5 в виде капли, т. е-, с использованием свободного растекания по объекту 5. Угол между осью излучения источника 3 подсветки и осью оптической системы 1.выбирается в зависимости от решаемой задачи. При этом он отличен от 0°, но не превышает 90° на чертеже указанный угол равен 90° Микроскоп работает следующим образом. Объект 5 помещают в кювету 11, заполненную жидкой или газообразной средой со взвесью частиц 6, причем размер частиц во взвеси равен -оО,1мкм Излучение источника 3 подсветки фокусируется его оптической частью на приповерхностном слое жидкой или газообразной среды со взвесью частиц б. Это .излучение, рассеиваясь на частицах из взвеси, попадает через оптическую систему 1 и щелевую диафрагму 7 на чувствительный слой приемника 2 излучения. Введение жидкой или газообразной среды со взвесью частиц б дает возможность проводить измерение распределения температуры на поверхности объекта 5 косвенным методом, обеспечивающим высокую разрешающую способ,ность, так как при таком методе из меряется n3MeiieHne скорости броуновского движения частиц,пропорциональное распределению абсолютной температуры на поверхности объекта 5. Измерение изменения скорости броуновского движения частиц осуществляется в блоке 8измерения уширения спектра сигнала, получаемого от приемника 2 излучения, поскольку указанное изменение скорости вызывает соответствукхдее уширение спектра источника подсветки 3. При этом в приемнике 2 излучения реализуется либо гетеродинный, либо гомодинньй режим работы, а частота сигнала пропорциональна средней скорости броуновского движения, частиц. Установка в плоскости изображения оптической системы 1 щелевой диаграгмы 7 совместно с использованием блока перемещения объекта 9позволяет получать значения температуры по площади о.бъекта 5 с высокой точностью, так как щелевая дифграгма 7 экранирует чувстяитр льный слой приемника от иэлутнрипч соседних участков , л б.гюк 9 перг мещения . оч г Ivi