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瑞士Lyncee Tec SA公司的数字全息显微镜“DHMDigital Holographic Microscopy)是划时代性的高科技技术产品,科学史上第一次数字全息显微镜可以直接观测到纳米尺度的分辨率,即时得到样品三维型貌,并且是无接触式的无损测量。
DHM 1000 Family
将波长630nm的半导体激光分成照射到试料的光和参照光两部分来使用。共包括两大品种,一种是试料反射光与参照光进行干涉的“R1000 series”,另一种是试料透过光与参照光进行干涉的“T1000 series”。照射到试料上的光线与参照光产生的干涉图案使用CCD相机,作为数字数据保存下来,由此算出三维数据。计算三维数据时使用的是专用软件“Koala Software”

应用:
其主要应用是在MEMS研发中用于测量工作,以及在生产线用于缺陷检测。与上述用途中现在经常使用的共焦显微镜相比,在同样分辨率下能够更高速地进行测量。垂直方向的分辨率为0.6nm,水平方向为200nm300nm(取决于物镜)。使用1.25倍率的物镜时视野为4mm×4mm,可以15视野/秒的速度进行测量。因此,1cm见方的试料几分钟即可完成观察。使用现有共焦显微镜时,同等范围的观察则需要几个小时~10小时。 此次的产品最大可将观察速度扩展至1万视野/秒。由于摄影速度快,因此不需除震台,可用来检测流水线上的产品。

数字全息显微镜 

数字全息显微镜(Digital holographic microscopy,简称DHM)是数字全息技术在显微领域的应用,也被称为全息显微术。与其他显微技术相比,数字全息显微镜并不直接记录被观测物体的图像,而是记录含有被观测物体波前信息的全息图,再通过计算机对所记录的全息图进行数值重建来得到被测物体的相位和振幅(光强)信息,进而完成数字三维重构。打个形象的比方来理解数值重建这个过程,就是利用计算机算法代替传统光学显微镜中的成像透镜。

其他一些同数字全息显微技术相关的显微术包括干涉显微镜(Interferometric microscopy)、光学相干断层扫描技术(Optical coherence tomography,简称OCT)以及衍射相差显微镜(diffraction phase microscopy)。这些显微技术的共同点是都有一束参考波前,用来同时获得振幅和相位信息,信息被数字图像传感器采集,再通过计算机重建形成被测物体的图像。与之相比,传统的光学显微镜由于没有参考波束,只能记录振幅(光强)而没有相位,因此并不能读取物体的三维信息

工作原理

数字全息显微镜DHM的工作原理如图1所示,通过干涉产生的全息图被CCD传感器采集,经过电脑特定算法计算,重建微观物体的三维图像[1]  全息图(Hologram)是由若干干涉条纹构成的,而要产生干涉条纹需要使用单色相干光源,比如说激光
图1、DHM的工作原理


LynceeTec数字全息显微镜DHM/细胞3D实时动态显微镜DHM

来自瑞士Lyncee Tec数字全息显微镜的最新解决方案、资源和产品

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DHM   VS 白光干涉仪WLIDHM   VS 共聚焦激光扫描显微镜DHM   VS 接触式表面轮廓仪
2 点主要区别:
    1、   DHM®相干长度是400μm,而WLI只有15μm。实际上,这意味着与DHM®聚焦比得上标准的光学显微镜。相反,使用WLI,用户需要搜索条纹,倾斜样本使样本在这个表面小范围内测量。
    2、
    DHM®是一个更灵活的仪器,因为它使用物镜通过玻璃或者浸入式从光学显微镜测量。WLI要求特定的干涉仪物镜有限定且复杂的玻璃补偿。
2点主要区别:
    1、   DHM®垂直分辨率并不依赖于放大倍数,即显微镜物镜的数值孔径(NA)。与此相反,CLSM的垂直分辨率依赖于焦点的深度,而其会降低物镜的NA。
    2、 DHM®垂直分辨率达到亚纳米精度,而CLSM使用高NA物镜对样品形貌最终的垂直分辨率分辨率只是几纳米。

   
主要区别:
      除了相比任何扫描方法的优势外,DHM®是一个非接触式光学表面光度仪,由于非接触方法可防止任何接触损害。采用表面光洁度轮廓仪(如探针式轮廓仪和AFM)的测量,可能会因表面的弹性变形、探针拖动污垢或损坏的探针而受到影响。

   
FeaturesDHMWLIFeaturesDHMCLSMFeaturesDHM®轮廓仪
时间分辨测量×时间分辨测量×时间分辨率测量×
样品设置,不需要倾斜样品×对曲率的数字补偿有很大的深度×快速筛选表面,寻找感兴趣区域×
直观聚焦的大垂直可视化范围×可拆卸和灵活的仪表头×通过玻璃和浸入式测量×
用标准光学显微镜对玻璃进行测量×


非接触、无损方法×
可拆卸和灵活的仪表头×





参数

DHM型号T1000T2100
激光源数量12
工作波长(±1.0nm)666   nm666   nm, 794 nm
激光波长稳定性0.01   nm/°C@666nm
样品台手动或电动 XYZ 三轴样品台,最大移动范围 114 mm x 76 mm x 38 mm
物镜放大倍数 1.25x    100x,可选标准物镜、高NA值物镜、盖玻片矫正物镜、长工作距物镜、水镜、油镜等
电脑Dell最新工作站,Intel® 多核处理器,高性能显卡 针对对 DHM® 优化配置,最小21寸显示器 
专用软件Koala专用数据采集分析软件,基于C++  .NET 附加专用分析软件供不同应用分析(MEMS Analysis ToolCell Analysis ToolReflectometry Analysis)



性能

测量模式激光波长 666 nm激光合成波长μm 
可用该测量模式的DHM型号T1000, T2100T2100
测量精度  [nm]1.041.0/5.04
纵向分辨率[nm]2.042.0/10.04
测量重复性[nm]0.0240.024/0.054
动态可测纵向范围最大500 μ4最大500 μ4
最大可测台阶高度最大1.0 μm   4 最大7.0 μm 4
最大3.5 μ4最大22 μm 5
垂直校准由干涉滤光片决定,范围 ±0.1 nm
图像采集时间标准500 μs (最快可选10μs)
图像采集速率标准30/1024x1024像素(最快可选1000/)
实时重建速率标准25 /1024x1024像素(最快可选 100 /)
横向分辨率由所选物镜决定,最大 300 nm
视场由所选物镜决定,范围从 66 μm x 66 μm    5 mm x 5 mm
工作距最高50倍于景深 (由所选物镜决定)
样品照明最低1μW/cm2

品牌: LynceeTec(2)
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