激光扫描显微镜技术解析

激光扫描显微镜的工作原理与扫描电子显微镜相似，它与电子显微镜的不同之处是用激光束代替电子束工作。经过聚焦的激光束射到样品上，由样品上的反射光形成图像。在激光扫描显微镜中采用了自动聚焦装置，它在样品的每一个像素点上都进行聚焦。每一个调焦值都由计算机储存起来，全部调焦值即构成了立体图像的第三维图像数据信息。由此可见，激光扫描显微镜的最大特点就是能显示出样品真正的（非模拟）三维立体图形，其图像的三维尺度都可以用数值准确的标定。

1.自动聚焦原理

现仅以线扫工作方式为例说明其原理（见图4-95）。由激光源a产生的激光经聚焦后形成激光束b，穿过半透镜f再经物镜c，聚焦后射到样品d上，样品反射光经半透镜反射到棱镜g，经过差分光电器和放大器h后再到控制器k和计算机l。当差分光电器检测出散焦时，通过计算机和控制器调整物镜的距离使聚焦正常。当样品台沿水平方向扫描时，计算机将储存半透镜f每一点的调焦值，最后在显示器上构成二维的线扫图形。该图形y轴分量表示了样品的高度信息。

图4-95 自动聚焦原理图

a—激光源 b—激光束 c—物镜 d—样品 e—样品台 f—半透镜 g—棱镜 h—放大器 k—控制器 l—计算机 m—显示器(https://www.xing528.com)

2.主要工作参数

工作距离：1～45mm；测量范围：0.005～1mm；最高垂直分辨率：1nm。

3.特点及应用

真实的三维图形显示，样品制备简单，大气环境测试观察，图像储存和处理方便，结构简单，故障率小，维护方便。激光扫描显微镜可用于样品的微观形貌观察、表面结构和粗糙度测量、振动和形变的观察。它可广泛用于材料涂层、微器件、薄膜、集成电路等方面的观察与测量分析。