微觀結(jié)構(gòu)的精確測量是實(shí)現(xiàn)材料性能優(yōu)化和器件功能提升的核心，超景深顯微鏡技術(shù)以其在測量中的高精度和高景深特性，為材料科學(xué)界提供了一種新的分析工具，用以精確解析微觀世界的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。美能光子灣將帶您了解超景深顯微鏡的成像機(jī)制以及工作原理，并展示其在各領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。

Part.01

超景深顯微鏡

超景深顯微鏡是指一種利用激光束進(jìn)行三維成像的高級顯微鏡。

超景深顯微鏡的原理包括兩個(gè)方面：

一是光學(xué)裝置的設(shè)計(jì)，二是圖像處理技術(shù)的應(yīng)用。

在光學(xué)設(shè)計(jì)方面，超景深顯微鏡采用了高數(shù)值的物鏡和光闌，通過調(diào)節(jié)光源的光斑大小和光闌的位置，使光線在不同深度處的聚焦度不同，從而實(shí)現(xiàn)超景深效果。在圖像處理方面，超景深顯微鏡通過數(shù)學(xué)算法將不同深度處的圖像進(jìn)行拼合，已獲得清晰的立體圖像。

傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡由于景深淺，往往只能放大倍率進(jìn)行平面的二維觀察，對于立體物體，偏出景深范圍的區(qū)域則會存在離焦現(xiàn)象，無法構(gòu)建精準(zhǔn)的3D圖像。超景深顯微鏡與其相比，能夠穿透樣本的厚度，顯示出在靠近和離遠(yuǎn)鏡片表面深度處的具體信息。區(qū)別在于使用了像干涉條紋顯微鏡和相移干涉顯微鏡等設(shè)備，同時(shí)通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)三維成像。

Part.02

變焦物鏡的特點(diǎn)

變焦物鏡是一種可以改變焦距的鏡頭，它允許用戶在不更換鏡頭的情況下調(diào)整拍攝視角和放大倍數(shù)。這種鏡頭內(nèi)置了機(jī)械結(jié)構(gòu)，使得用戶可以通過改變透鏡之間的間距進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)從廣角到長焦的連續(xù)變化。

變焦物鏡結(jié)構(gòu)-焦距的變化原理圖

Part.03

變焦物鏡的性能——景深

當(dāng)用透鏡觀察物體時(shí)，物體在透鏡的聚焦位置時(shí)觀察得非常清楚。盡管物體和透鏡之間的距離有微小的改變，在一個(gè)容差區(qū)域中還是能清楚地觀察物體的。物體被聚焦的這段容差就被稱之為“景深”。當(dāng)使用景深較大的透鏡時(shí),可以精確快速地觀察整個(gè)凹凸不平的物體。

超景深顯微鏡工作原理

容差較大的透鏡景深也較大，容差較小的景深就較小。對于顯微鏡來說景深越大越好，景深越大在觀察高低不平整的物體表面時(shí)，能夠得到更好更立體的清晰度畫面。景深大,可以看到被檢物體的全層，而景深小，則只能看到被檢物體的一個(gè)薄層。

景深隨數(shù)值孔徑和物鏡的放大倍率而變化，在某些情況下，高數(shù)值孔徑系統(tǒng)（通常具有更高的放大倍率）比低數(shù)值孔徑系統(tǒng)具有更深的焦深，即使景深更小。在高倍率下聚焦產(chǎn)生的小誤差不像在低倍率物鏡下聚焦產(chǎn)生的小誤差那么嚴(yán)重。下圖表給出了一系列物鏡隨著數(shù)值孔徑和放大倍率的增大，中間像面的景深和像深的計(jì)算變化。

景深和圖像深度隨物鏡孔徑變化表

總結(jié)可得出：
數(shù)值孔徑：數(shù)值孔徑越大，景深越小；數(shù)值孔徑越小，景深越大。

鏡頭工作距離：鏡頭離樣品越近，景深越小；鏡頭離樣品越遠(yuǎn)，景深越大。

放大倍數(shù)：放大倍數(shù)越大，景深越小；放大倍數(shù)越小，景深越大。

Part.04

超景深顯微鏡應(yīng)用范圍

超景深顯微鏡具有景深大、分辨率大等特點(diǎn)。超景深顯微鏡可連續(xù)變倍，它的物鏡超出普通顯微鏡的鏡頭，能夠?qū)荛L一段距離內(nèi)的物體清晰成像，還可以進(jìn)行3d形貌成像、粒徑測量、高度測量、寬度測量。主要應(yīng)用于表面微觀形貌的觀察、測量和分析，在多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，包括半導(dǎo)體、材料科學(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

ME-UD6300

美能光子灣超景深顯微鏡

美能光子灣超景深顯微鏡是一款用于對各種精密器件及材料表面進(jìn)行亞微米級測量的檢測儀器。與傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡不同，該設(shè)備擁有更大的景深、更廣的視野、更高的放大倍率、更全的觀測角度，足以應(yīng)對各種極具挑戰(zhàn)的觀測場景。

• 超清數(shù)字成像器件，3840*2160 800W 像素超高速實(shí)時(shí)傳輸

• 多種HDR技術(shù)結(jié)合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)亮區(qū)暗區(qū)真實(shí)呈現(xiàn)

先進(jìn)的遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證真彩與銳利、低畸變圖像質(zhì)量

在微觀世界的探索中，每一次技術(shù)的飛躍都為我們揭開自然奧秘的神秘面紗提供了新的工具。超景深顯微鏡的應(yīng)用范圍廣泛，從材料科學(xué)的表面微觀形貌觀察到生命科學(xué)中的細(xì)胞結(jié)構(gòu)分析，再到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的精確診斷，它的高景深和高分辨率特性使其成為多個(gè)領(lǐng)域不可或缺的工具。美能光子灣，作為這一領(lǐng)域的先行者，將繼續(xù)推動超景深顯微鏡技術(shù)的發(fā)展，為科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新提供更強(qiáng)大的支持。