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全息數字顯微鏡

簡要描述:全息數字顯微鏡DHM; 是Lyncee Tec公司的技術。其工(gōng)作原理爲:全息圖由參考光束和經被測物(wù)體(tǐ)表面反射的物(wù)光光束相互幹涉形成,攜帶有被觀測物(wù)體(tǐ)的波前信息,由數碼相機捕捉,再通過計算機對所記錄的全息圖進行數值重建來得到被測物(wù)體(tǐ)的相位和振幅(光強)信息,進完成被測物(wù)體(tǐ)的數值三維重建。

  • 産品型号:
  • 廠商(shāng)性質:生(shēng)産廠家
  • 更新時間:2021-08-19
  • 訪  問  量:1787

詳細介紹

數字全息顯微鏡DHM® 的縱向精度是由激光的本征波長來校準的,因此提供了激光幹涉級别的高精度和高可重複性的量測數據。縱向分(fēn)辨率達到了亞納米,橫向分(fēn)辨率則由所選物(wù)鏡決定。
另外(wài)得益于對所記錄全息圖的先進數字重建運算,DHM® 可數值選取所需聚焦的像面(數字自動聚焦)。這一(yī)功能也允許用戶在數據記錄後重新尋找聚焦像面,而無需再調整樣品實際高度。

全息數字顯微鏡

反射式數字全息顯微鏡(DHM® -R),非掃描非接觸無損測量,顯示靜态和動态三維形貌,表征周期振動。

全息數字顯微鏡

超高速記錄動态三維形貌:
DHM® 采用非掃描機制,采集單幀圖像既能記錄樣品表面三維形貌,因此擁有其他技術無法匹敵的圖像采集速度。使用标準相機采集速度爲視頻(pín)速率30幀/秒,而高速相機可以達到1000幀/秒,使得以下(xià)應用變爲可能:
研究可形變樣品三維動态響應
表面大(dà)區域掃描分(fēn)析
高産量常規檢測
生(shēng)産線在線三維形貌捕捉

MEMS測振分(fēn)析,高可達25MHz
頻(pín)閃模塊(可選配件)可同步DHM® 測量時激光脈沖與 MEMS器件的激勵信号,獲取振動周期内的全視場振動模态。 這些*的分(fēn)析數據可提供以下(xià)信息:
三維形貌時序圖
頻(pín)率共振分(fēn)析和響應分(fēn)析
面内面外(wài)振幅分(fēn)析(面内振幅測量精度1nm,面外(wài)振幅測量精度5pm)
複雜(zá)運動表征,振動模态表征,樣品動态三維形貌


多種可控環境下(xià)測量
*的光學原理和光路設計使得DHM® 能夠滿足使用者在各種環境下(xià)的測量需求,提供靈活和便利的測量體(tǐ)驗:
透過玻璃(蓋玻片、載玻片、玻璃窗口)或者浸潤液
觀測環境控制箱或真空腔内部樣品,可改變環境參數,比如溫度、濕度、氣壓、氣體(tǐ)成分(fēn)等


測量透明樣品三維形貌
得益于DHM® 多激光源配置,通過反射分(fēn)析軟件(可選配件)可以表征透明薄膜樣品,包括:
透明結構表面形貌
多層透明薄膜組成結構的厚度、折射率,測量範圍可從10納米至幾十微米
柔性材料或是液體(tǐ)的形貌

三維形貌時序圖: 水滴蒸發的全過程


反射式數字全息顯微鏡DHM® -R擁有三種型号,主要區别在于不同的激光源數量:
> R1000型配備單激光源,是測量平滑表面和振動的理想工(gōng)具。
> R2100型配備可以同時使用的雙激光源,在測量複雜(zá)表面和非連續結構時更有優勢。
> R2200型是在R2100型基礎上擴展了第三個激光源,增加測量範圍的同時,也增添了針對半透明薄膜 結構的測量能力。

反射式數字全息顯微鏡DHM® R2100


R1000 系列

DHM®-R1000系列配置單波長激光源,可以爲您的樣品提供實時三維檢測,擁有亞納米級分(fēn)辨率,動态可測垂直台階高度爲333nm,而對于連續表面動态可測高度則達到了200μm。R1000系列是反射式DHM®的zui基本配置,性價比優勢突出,使用極其便利。

适用範圍包括平滑表面、樣品形貌、以及不超過333nm陡直台階等。




DHM R1000系列光路示意圖


R2100 系列

DHM®-R2100是按照能夠同時使用雙波長激光源測試的規格設計的,擁有亞納米級分(fēn)辨率,動态可測垂直台階高度達到了2.1 μm,對于連續表面動态可測高度同樣爲200 μm。


兩個激光源擁有各自不同的參考光光路,但共用物(wù)光光路,主要優勢在于:

可測垂直台階高度增加到了2.1 μm

可以自由切換使用單、雙激光源進行實時測試

Mapping算法保證在可測垂直台階高度範圍内的亞納米測量精度


DHM®-R2100家族系列能夠使用相機同時記錄兩束光分(fēn)别産生(shēng)的幹涉條紋并投射到同一(yī)幅全息圖上,之後還能對兩束光分(fēn)别進行數字重建。 兩束光源産生(shēng)的合成波長使得動态可測垂直台階擴展到了2.1 μm,這些過程均在視頻(pín)速率下(xià)完成。



DHM R1000系列光路示意圖


使用雙光源系統與使用單光源系統相比一(yī)樣便利。視不同被測樣品情況,使用者可以自由切換使用單/雙光源模式以獲取不同可測台階範圍。

另外(wài),通過結合單光源與合成光源的測量數據,在單光源模式下(xià)的亞納米垂直測量精度能夠利用功能強大(dà)的Mapping算法适用到雙光源模式。


DHM® 雙光源的原理

R2100 系列提供雙光源測試模式,光源 λ_1 和光源λ_2将産生(shēng)一(yī)個波長爲Λ的合成光源。同時合成光源測試,在保持亞納米級精度的同時,将動态可測垂直台階高度增加到了2.1 μm,而對于連續表面動态可測高度同樣爲200 μm。


當然,雙光源系統的兩個光源也可以各自獨立單獨使用。



R2200 系列

DHM®-R2200 是按照三波長激光源的規格設計的,擁有亞納米級分(fēn)辨率,動态可測垂直台階高度達到了12 μm,對于連續表面動态可測高度同樣爲200 μm。

DHM®-R2200 系列全息顯微鏡在實時測量方面達到了一(yī)個全新的高度。創新的光路設置包括了共用的物(wù)光光路以滿足三光源配置。三個光源允許使用兩組不同的雙光源組合,也就是說有兩個不同波長的合成光源供選擇:


  • 動态可測垂直台階高度範圍增加到了12 μm

  • 可以自由切換使用單、雙激光源進行實時測試

  • Mapping算法保證在可測垂直台階高度範圍内的亞納米測量精度

  • 使用雙光源測量與單光源同樣的便利性

    DHM®-R2200 系列除了擁有三光源,在其他方面與DHM®-R2100系列有着同樣的特點和功能。 DHM®-R2200 系列能夠使用相機同時記錄兩束光分(fēn)别産生(shēng)的幹涉條紋并投射到同一(yī)幅全息圖上,之後還能對兩束光分(fēn)别進行數字重建。 兩束光源産生(shēng)的合成波長使得動态可測垂直台階擴展到了12 μm,這些過程均在視頻(pín)速率下(xià)完成。


DHM R2200系列光路示意圖

使用三光源系統與使用單光源系統相比一(yī)樣便利。視不同被測樣品情況,使用者可以自由切換使用單/雙光源模式以獲取不同可測台階範圍。


DHM®-R2200系列配置的第三光源用來與另外(wài)兩個光源結合使用。 因此在雙光源使用模式下(xià)擁有一(yī)個短合成光波長和長合成光波長,進一(yī)步拓寬了動态測試範圍。DHM®-R2200系列的兩種合成波長分(fēn)别爲6 μm 和30 μm,對于動态可測垂直台階高度分(fēn)别爲2.1 μm和12 μm。


另外(wài),通過結合單光源與合成光源的測量數據,在單光源模式下(xià)的亞納米垂直測量精度能夠利用功能強大(dà)的Mapping算法适用到雙光源模式。


由于測量和圖像抓取速率快,DHM® 可以有效避免環境振動對測量帶來的影響,防止出現圖像模糊的情況。實時顯示的三維動态形貌保證了DHM® 使用的便利高效,而測量可以通過垂直相幹掃描模式增加到厘米量級。


DHM® 雙光源的原理

R2200 系列提供兩組雙光源測試模式,光源 λ_1 和光源λ_2将産生(shēng)一(yī)個長合成波長Λ光源,在保持亞納米級精度的同時,将動态可測垂直台階高度增加到了12 μm,而對于連續表面動态可測高度同樣爲200 μm。

另外(wài),光源 λ_1 和光源λ_3也可以合成一(yī)個短合成波長Λ光源,在保持亞納米級精度的同時,将動态可測垂直台階高度增加到了2.1 μm。


Mapping算法保證在可測垂直台階高度範圍内的亞納米測量精度,每個光源也可以各自單獨使用。


參數指标

DHM型号

R1000

R2100

R2200

激光光源數量

1

2

3

工(gōng)作波長 (± 1.0 nm)

666 nm

666 nm, 794 nm

666 nm, 794 nm, 680 nm

激光波長穩定性

0.01 nm / °C (666 nm)

樣品台

手動或電(diàn)動XYZ樣品台,zui大(dà)移動範圍 300 mm x 300 mm x 38 mm

物(wù)鏡

放(fàng)大(dà)倍數1.25x 至 100x,可選标準物(wù)鏡、高NA值物(wù)鏡、蓋玻片矯正物(wù)鏡、長工(gōng)作距物(wù)鏡、水鏡、油鏡等

物(wù)鏡台

6口旋轉物(wù)鏡台

電(diàn)腦

Dell新工(gōng)作站,In® 多核處理器,高性能顯卡

針對DHM優化配置,zui小(xiǎo)21寸顯示器

軟件

Koala數據采集分(fēn)析軟件,基于C++ 和NET

附加分(fēn)析軟件供不同應用分(fēn)析

(MEMS Analy sis Tool,Cell Analy sis Tool,Reflectometry Analy sis)

數據格式

多種保存格式,數據格式包括.bin格式和.txt格式

圖像格式包括:tif格式和.txt矩陣格式

性能

測量模式

單激光波長 666 nm

雙激光合成波長 4.2 um

雙激光合成波長 24 um

可用測量模式的DHM型号

R1000, R2100, R2200

R2100, R2200

R2200

測量精度[nm]

0.15

0.15 / 3.0

20

縱向分(fēn)辨率[nm]

0.30

0.30 / 6.0

40

測量可重複性[nm]

0.01

0.01 / 0.1

0.5

動态可測縱向範圍

zui大(dà)200um

zui大(dà)200um

zui大(dà)200um

zui大(dà)可測台階高度

zui大(dà)333 nm

zui大(dà)2.1um

zui大(dà)12um

适用樣品表面類型

平滑表面

複雜(zá)或非連續結構表面

複雜(zá)或非連續結構表面

垂直校準

由幹涉濾光片決定,範圍 ±0.1 nm

圖像采集時間

标準 500us (zui快可選10us)

圖像采集速率

标準 30 幀/秒 (1024 x 1024 像素) (zui快可選 1000 幀/秒)

實時重建速率

标準 25 幀/秒 (1024 x 1024 像素) (zui快可選 100 幀/秒)

橫向分(fēn)辨率

由所選物(wù)鏡決定,zui大(dà) 300 nm

視場

由所選物(wù)鏡決定,範圍從 66um x 66um 至 5 mm x 5 mm

工(gōng)作距

由所選物(wù)鏡決定,範圍從 0.3 至 18 mm

數碼聚焦範圍

高50倍于景深 (由所選物(wù)鏡決定)

zui小(xiǎo)可測樣品反射率

低于 1%

樣品照明

zui低 1uW/cm2

頻(pín)閃模塊

适用于單光源和雙光源模式




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