衍射三维形貌仪的原理
2025-03-25

衍射三维形貌仪的原理是基于光的衍射现象和相关光学原理来实现对物体三维形貌的测量,以下是其具体工作原理:
光栅衍射:衍射三维形貌仪通常会使用到光栅。当一束平行光照射到光栅上时,会发生衍射现象,产生多个衍射级次的光。这些衍射光的方向和强度分布与光栅的结构以及入射光的波长、角度等因素有关。通过对衍射光的分析,可以获取关于光栅结构的信息。
测量原理:一般来说,衍射三维形貌仪会将被测物体表面视为一个复杂的 “光栅”。当光照射到物体表面时,由于物体表面的高度起伏和微观结构,会使反射光或透射光发生衍射。仪器通过测量衍射光的强度分布、相位变化等信息,利用相关的算法和模型来反推物体表面的三维形貌。
相位测量:在实际测量中,相位信息是非常关键的。通过测量衍射光的相位变化,可以精确地获取物体表面各点的高度信息。常用的方法有相移干涉法等,通过在光路中引入不同的相移,获取多幅干涉图像,进而计算出相位分布,最终得到物体的三维形貌数据。
数据处理与重建:仪器采集到的衍射光信息通常是大量的二维数据,需要通过复杂的数据处理算法进行分析和处理。这些算法会根据光的衍射原理和物体表面的几何关系,将二维的衍射数据转换为三维的形貌数据,重建出物体表面的三维形状。
不同类型的衍射三维形貌仪可能在具体的光路设计、测量方法和数据处理算法上有所不同,但总体上都是基于光的衍射原理来实现对物体三维形貌的高精度测量。这种技术具有非接触、高精度、高分辨率等优点,在材料科学、微纳加工、生物医学等领域有着广泛的应用。