微分干涉相衬数码显微系统设计

摘  要

第1章 引  言

第2章 微分干涉相衬数码显微系统的基本原理与应用

2.1 光在晶体中的双折射及其偏振描述

2.2 微分干涉相衬显微的基本原理

2.2.1 光的干涉

2.2.2 线偏振光的干涉

2.2.3 微分干涉相衬数码显微系统原理

2.3 微分干涉相衬显微系统的应用

2.4 本章小结

本文主要从晶体光学基本原理出发,详细地分析了线偏振光在单轴晶体中传

播的干涉、偏振规律与特性。在此基础上,介绍了微分干涉相衬数码显微镜的工作原理和其在不同领域的应用。

第3章 Nomarski棱镜的设计及分析

3.1 Nomarski棱镜主要设计参数及其计算

3.1.1 分束角的计算

3.1.2 相干平面出离量的计算

3.1.3 光程差的计算

3.2 设计参数相互关系分析

3.3 Nomarski棱镜移动对光强的影响分析

3.4 Nomarski棱镜参数的优化设计

3.5 本章小结

由微分干涉相衬显微镜中Nomarski棱镜设计原理,推导出光线入射到棱镜经

过像面反射回棱镜的过程中光线在棱镜中产生的光程差与光线入射位置的关系,分析了棱镜移动时不同波长叠加下观测面的光强变化与棱镜楔角的关系。基于Matlab程序仿真计算,分析了Nomarski棱镜的设计参数之间的关系,编写优化算法,最终优化设计出满足设计指标的Nomarski棱镜参数。

第4章 多重无限远光路科勒照明光学系统设计

4.1 照明系统的分类

4.2 多重无限远光路科勒照明的基本原理

4.3 多重无限远光路科勒照明系统设计优化

4.3.1 准直透镜组设计

4.3.2 聚光透镜组设计

4.3.3 照明系统仿真

4.4 多重无限远光路科勒照明光学系统搭建与测试

4.5 本章小结

本章首先阐述了照明系统的类型,根据观测样品的不同分为透射式和反射式

两种类型的照明系统,在这两种照明系统中,均可采用普通的临界照明和科勒照明。然后详细描述了科勒照明的基本原理并根据此原理设计了一套多重无限远光路科勒照明系统,与普通反射式科勒照明相比,首先将光源发出的光先准直为平行光,有利于在准直透镜组与聚光透镜组之间放入如滤光片等光学元件,其次也能够进一步提升观测面的照度均匀性。基于CODEV光学设计软件优化准直透镜组和聚光透镜组,将优化参数输入TracePro中进行建模,然后进行光线追迹,分析得到的照度图,结果表明所设计的科勒照明系统的照度均匀性达到94.12%,满足要求,且照明系统的光学总长较传统系统减少一半。对设计的准直透镜组和聚光透镜组进行打样,然后搭建所设计的多重无限远光路科勒照明系统,通过对实物进行拍摄,结果表明观察面内样品表面照度均匀,达到了系统的设计要求。

第5章 微分干涉相衬数码显微系统的搭建与测试

5.1 微分干涉相衬数码显微系统装置

5.2 微分干涉相衬数码显微系统校准与测试

5.3 微分干涉相衬数码显微系统实例拍摄

第6章 总结与展望

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