可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置，包括套筒組件、連接件和俯仰傾斜二維調整架，連接件為中空圓柱體，兩端內徑相等，外徑不同，在外徑較小的一端通過螺紋固定在套筒組件的側壁上，另一端通過螺紋與俯仰傾斜二維調整架連接。本裝置結構簡單，體積小，裝調方便，適用性強，可應用在干涉顯微鏡中，為表面微觀三維輪廓的高精度測量提供必要手段。
【專利說明】可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置

【技術領域】
[0001]本發明屬于干涉測量領域，具體涉及一種可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置，用于將低放大倍率顯微物鏡改裝的干涉顯微物鏡。

【背景技術】
[0002]干涉顯微鏡主要有Michelson (邁克爾遜)、Mirau (米洛)和Linnik三種類型。Michelson型干涉顯微鏡利用分光鏡將入射光束分成兩束，一束入射到被測件，另一束入射到參考鏡，調節參考鏡位置，使參考鏡和被測件反射回的光束的光程差為零，光束發生干涉后產生干涉條紋，從而可以分析被測件的微觀特性。
[0003]邁克爾遜型干涉顯微鏡是目前結構較為簡單、使用較多的一種通過對低倍顯微物鏡改裝的干涉顯微物鏡類型。邁克爾遜型干涉顯微鏡在光程拉長的情況下也可以進行測量，而其設計也較為容易。Sagamihara-shi等人的專利號為US 2012/0099115 A1的專利中提出了一種米洛型干涉顯微物鏡是將參考鏡和分光鏡固定在一個套筒中，該方法一定程度上簡化了干涉顯微物鏡的結構，但其缺點是參考鏡和分光鏡之間距離是固定的，只能使用在一種工作距離長度的顯微物鏡上，兩鏡之間的距離以及平行精度也只能由加工精度決定，而且不適用于光程較長的情況。謝勇軍等人在《利用Linnik顯微干涉技術測量微結構動態特性》中提到的邁克爾遜干涉顯微結構是將分光鏡置于顯微物鏡下方，這樣就需要使用工作距離較長的顯微物鏡，限制了裝置的使用范圍。


【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置，本裝置可便捷地將普通顯微物鏡改造成干涉顯微物鏡，可方便安裝卸載參考鏡和分光鏡，并且能夠微調參考鏡和分光鏡之間距離使其能夠適用于不同工作距離的顯微物鏡的改造。
[0005]實現本發明目的的技術解決方案為:一種可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置，包括套筒組件、連接件和俯仰傾斜二維調整架，連接件為中空圓柱體，兩端內徑相等，夕卜徑不同，在外徑較小的一端通過螺紋固定在套筒組件的側壁上，另一端通過螺紋與俯仰傾斜二維調整架連接。
[0006]與現有技術相比，本發明的優點在于:本發明可便捷地將普通顯微物鏡改造邁克爾遜型干涉顯微物鏡，實現精密元件的表面形貌測量；參考鏡和分光鏡可以獨立裝配拆卸，參考鏡可進行俯仰傾斜的調節；裝置體積小，便于保存攜帶，且能滿足高精度的使用要求，分光鏡和參考鏡之間距離可調，可用于不同工作距離的顯微物鏡改裝，且適用于光程較長的情況下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發明的整體裝置示意圖。
[0008]圖2為本發明的整體裝置剖面示意圖。
[0009]圖3為本發明的套筒組件結構剖面示意圖。
[0010]圖4為本發明的套筒結構剖面示意圖。
[0011]圖5為本發明的連接件剖面示意圖。
[0012]圖6為本發明的第一調節件剖面示意圖。
[0013]

【具體實施方式】
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
[0014]一種可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置，包括套筒組件26、連接件14和俯仰傾斜二維調整架25，連接件14為中空圓柱體，兩端內徑相等，外徑不同，在外徑較小的一端通過螺紋固定在套筒組件26的側壁上，另一端通過螺紋與俯仰傾斜二維調整架25連接。
[0015]套筒組件26包括套筒6、第一壓圈7、分光鏡8，套筒6兩端外徑均不同，外徑小的一端帶有外螺紋，通過外螺紋與顯微鏡物鏡轉換器連接，外徑大的一端帶有內螺紋，通過內螺紋與顯微物鏡連接，在外徑小的一端設有第一深孔2，在第一深孔2下方設置橫截面為正方形的正方形深孔3，在正方形深孔3下方設置第二深孔4，第二深孔4下方設置第三深孔5，第三深孔5帶有內螺紋與顯微物鏡連接，套筒6側壁設置第四深孔9，通過第四深孔9與連接件14連接，在第四深孔9另一端設置縱截面為正方形的第五深孔10，第五深孔10另一端與正方形深孔3連通，第一壓圈7通過螺紋將分光鏡8固定在套筒6的正方形深孔3中，第五深孔10的中心軸與第四深孔9的中心軸重合且經過分光鏡8的幾何中心。
[0016]分光鏡8為邊長為％的正方體，顯微物鏡的長度為L，工作距為ld，通光孔徑為D。，套筒6外徑小的一端外徑的半徑為A，高度為屯，第一深孔2半徑為Γι，深度為屯，2 Γι>a0,正方形深孔3橫截面的邊長為％，深度為d2，d2〈 ，第二深孔4半徑為r3，深度為d3，
，第三深孔5半徑為r4，深度為d4，r0= r4,第一深孔2、正方形深孔3、第二深孔4和第三深孔5的幾何中心同軸，第四深孔9半徑為r5，深度為d5，第五深孔10的縱截面邊長為a2，深度為d6, D0< a2〈2r5，第一壓圈7的內圈半徑為r7，厚度為d7, r7> a。，d7< d10
[0017]連接件14的內徑為rn，2rn> D。。
[0018]俯仰傾斜二維調整架25，包括第一調節件24、第二調節件17、拉簧18、固定球1、微調螺紋副23、參考鏡22和第二壓圈21，第一調節件24沿光路方向設置通孔，通孔兩端內徑不同，內壁設有螺紋，第二壓圈21通過螺紋將參考鏡22固定在通孔的內徑較小的一側；在第一調節件24較大內徑的面上沿對角線布置兩個微調螺紋副23，兩個微調螺紋副23穿過第一調節件24設置在第二調節件17的對角線上，第一調節件24和第二調節件17之間的另一條對角線上設置固定球1，通過固定球1固定，在固定球1和微調螺紋副23之間分別對稱設置兩個拉簧18。
[0019]第一調節件24內徑較小一端的內徑為r12，，r12 ^ rn。
[0020]參考鏡22上表面鍍全反射膜，反射率大于99.9%，工作波長為380_780nm。
[0021]分光鏡8反射率與透過率之比為50%:50%，工作波長為380-780nm。
[0022]俯仰傾斜二維調整架25與連接件14通過止螺加固。
[0023]結合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，安裝時，先將分光鏡8放入套筒6中，分光鏡8使垂直入射的光線一部分反射到第五深孔10，另一部分透射到第二深孔4，第一壓圈7通過螺紋旋入第一深孔2固定分光鏡8，套筒6外徑小的一端通過外螺紋與顯微鏡物鏡轉換器連接，外徑大的一端通過內螺紋與顯微物鏡連接，連接件14外徑較小的一端通過螺紋固定在套筒組件26的側壁上，將參考鏡22鍍反射膜的一面固定在第一調節件24中通孔內徑較小的一側，并第二壓圈固定，再將調節組件25旋到連接件14上，改變調節組件25在連接件14上的位置，并通過兩個螺紋副23調節參考鏡22的俯仰傾斜，使參考鏡22反射回來的光束與被測件反射回來的光束等光程，最后用止螺固定第二調節件17的位置。
[0024]分光鏡8邊長aQ=12mm，顯微物鏡的長度為lQ=38mm，工作距為ld=ll.6mm,通光孔徑為Dq=9.5mm,套筒6外徑小的一端外徑rQ=12mm,高度為dQ=5mm,第一深孔2半徑1^=8.6mm,深度dfnmm,正方形深孔3邊長深度d2=10mm,第二深孔4半徑r3=6mm,深度d3=6mm,第三深孔5半徑r4=12mm,深度d4=5mm,第四深孔[9]半徑r5=9mm,深度d5=6mm,第五深孔[10]邊長a2=10mm,深度d6=5mm,第一壓圈[7]的內圈半徑r7=5.5mm,厚度d7=3mm,連接件14外徑較小一端的外徑為9mm,長度為6mm,連接件14外徑較大一端的外徑為11mm,長度為30mm，連接件的通孔半徑rn=6mm，第一調節件24和第二調節件17的縱截面都為邊長為40mm的正方形，第一調節件24通孔內徑小的一端的內徑為r12=7mm,厚度為d12=2mm,第一調節件24通孔內徑大的一端的內徑為8mm,厚度為8mm,參考鏡22的半徑為8mm,厚度為2mm,第二壓圈21內圈半徑為5.5mm,厚度為6mm,第二調節件17的厚度d18=25mm,第二調節件17的通孔半徑為11mm。
[0025]顯微鏡出射的平行光經過第一深孔2入射到分光鏡8中，一部分被反射，另一部分被透射，被反射的光束通過第五深孔10、第四深孔9以及連接件14入射到參考鏡22，光束經過參考鏡22鍍高反射膜的一面反射回到分光鏡8，被透射的光束通過第二深孔4、顯微物鏡到達被測件上，光束經過被測件的反射又可以回到分光鏡8，由參考鏡22反射回來的光束經過分光鏡8 —部分會發生反射，由被測件反射回來的光束經過分光鏡8 一部分會發生透射，這兩束光束在等光程的條件會發生干涉形成干涉條紋，從而可以分析被測件的微觀形貌。將調節組件25旋在連接件14上，使參考鏡22到分光鏡8的幾何中心的距離大于分光鏡8幾何中心到待測件的距離，先用人眼粗調使參考鏡22與入射到參考鏡22上的光束垂直，將調解組件25緩慢地向分光鏡8旋轉，結合參考鏡22俯仰傾斜的微調觀察視場變化，出現清晰的干涉條紋時用止螺將調解組件25的位置固定。
【權利要求】
1.一種可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置，其特征在于:包括套筒組件[26]、連接件[14]和俯仰傾斜二維調整架[25]，連接件[14]為中空圓柱體，兩端內徑相等，外徑不同，在外徑較小的一端通過螺紋固定在套筒組件[26]的側壁上，另一端通過螺紋與俯仰傾斜二維調整架[25]連接。
2.根據權利要求1所述的可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置，其特征在于:套筒組件[26]包括套筒[6]、第一壓圈[7]、分光鏡[8]，套筒[6]兩端外徑均不同，外徑小的一端帶有外螺紋，通過外螺紋與顯微鏡物鏡轉換器連接，外徑大的一端帶有內螺紋，通過內螺紋與顯微物鏡連接，在外徑小的一端設有第一深孔[2]，在第一深孔[2]下方設置橫截面為正方形的正方形深孔[3]，在正方形深孔[3]下方設置第二深孔[4]，第二深孔[4]下方設置第三深孔[5]，第三深孔[5]帶有內螺紋與顯微物鏡連接，套筒[6]側壁設置第四深孔[9]，通過第四深孔[9]與連接件[14]連接，在第四深孔[9]另一端設置縱截面為正方形的第五深孔[10]，第五深孔[10]另一端與正方形深孔[3]連通，第一壓圈[7]通過螺紋將分光鏡[8]固定在套筒[6]的正方形深孔[3]中，第五深孔[10]的中心軸與第四深孔[9]的中心軸重合且經過分光鏡[8]的幾何中心。
3.根據權利要求1或2所述的可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置，其特征在于:分光鏡[8]為邊長為％的正方體，顯微物鏡的長度為Itl，工作距為ld，通光孔徑為Dtl，套筒[6]外徑小的一端外徑的半徑為IV高度為(Itl,第一深孔[2]半徑為r1;深度為(I1, 2 a0,正方形深孔[3]橫截面的邊長為B1，深度為d2，d2〈 ，第二深孔[4]半徑為r3，深度為d3，，第三深孔[5]半徑為r4，深度為d4，r0= r4，第一深孔[2]、正方形深孔[3]、第二深孔[4]和第三深孔[5]的幾何中心同軸，第四深孔[9]半徑為r5，深度為d5，第五深孔[10]的縱截面邊長為a2，深度為d6，D0<a2〈2r5，第一壓圈[7]的內圈半徑為r7，厚度為d7，r7> a0，d7< Ci1O
4.根據權利要求1或3所述的可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置，其特征在于:連接件[14]的內徑為rn，2rn> Dqo
5.根據權利要求1所述的可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置，其特征在于:俯仰傾斜二維調整架[25]，包括第一調節件[24]、第二調節件[17]、拉簧[18]、固定球[I]、微調螺紋副[23]、參考鏡[22]和第二壓圈[21]，第一調節件[24]沿光路方向設置通孔，通孔兩端內徑不同，內壁設有螺紋，第二壓圈[21]通過螺紋將參考鏡[22]固定在通孔內徑較小的一側；在第一調節件[24]較大內徑的面上沿對角線布置兩個微調螺紋副[23]，兩個微調螺紋副[23]穿過第一調節件[24]設置在第二調節件[17]的對角線上，第一調節件[24]和第二調節件[17]之間的另一條對角線上設置固定球[I]，通過固定球[I]固定，在固定球[I]和微調螺紋副[23]之間分別對稱設置兩個拉簧[18]。
6.根據權利要求4或5所述的可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置，其特征在于:第一調節件[24]的通孔內徑較小一端的內徑為r12，r12 ^ rn。
7.根據權利要求1所述的可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置，其特征在于:參考鏡[22]上表面鍍全反射膜，反射率大于99.9%，工作波長為380-780nm。
8.根據權利要求1所述的可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置，其特征在于:分光鏡[8]反射率與透過率之比為50%:50%，工作波長為380-780nm。
9.根據權利要求1或5所述的可調節的邁克爾遜型的干涉顯微套筒裝置，其特征在于: 俯仰傾斜二維調整架[25]與連接件[14]通過止螺加固。
【文檔編號】G01B11/24GK104422398SQ201310364091
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】馬駿, 謝佳麗, 高志山, 朱日宏, 李閩玨, 牟天予 申請人:南京理工大學