Profilometrie povrchů pomocí konfokální mikroskopie v paralalním módu

Surface profilometry by a parallel-mode confocal microscope

journal article - other

en

Confocal imaging by a parallel-mode confocal mi-croscope is based on the real-time incoherent-holography technique. Besides the image amplitude, the image phase is inherently reconstructed. In this paper we prove that the phase image component can be converted into the height map, and, in this way, we measure the surface profile with the precision of several nanometers. Small height differences can be measured inside one optical section of the specimen surface, while the measurement of large differences needs to connect more optical sections. The two procedures are demonstrated experimentally even for the surface with large and steep height changes. The ambiguity in the height determination from the image phase component is overcome by means of the depth discrimination property of the microscope. The axial resolution is improved using broadband illumination.

Konfokální zobrazování konfokálním mikroskopem v paralelním modu je založeno na nekoherentní holografii v reálném čase. Kromě obrazové amplitudy je přirozeně rekonstruována rovněž obrazová fáze. V tomto článku ověřujeme možnost převést fázovou mapu na mapu výšek a tímto způsobem měřit povrchový profil s přesností několika nanometrů. Malé výškové rozdíly mohou být měřeny v rámci jediného optického řezu, zatímco měření větších výškových rozdílů vyžaduje propojení několika optických řezů. Obě procedury jsou experimentálně demonstrovány na povrchu vzorku s velkými a náhlými výškovými změnami. Nejednoznačnost určení výšky velkých výškových skoků je odstraněna díky hloubkové diskriminaci zobrazení. Potřebné osové rozlišovací schopnosti je dosaženo využitím širokospektrálního osvětlení.

Confocal imaging by a parallel-mode confocal mi-croscope is based on the real-time incoherent-holography technique. Besides the image amplitude, the image phase is inherently reconstructed. In this paper we prove that the phase image component can be converted into the height map, and, in this way, we measure the surface profile with the precision of several nanometers. Small height differences can be measured inside one optical section of the specimen surface, while the measurement of large differences needs to connect more optical sections. The two procedures are demonstrated experimentally even for the surface with large and steep height changes. The ambiguity in the height determination from the image phase component is overcome by means of the depth discrimination property of the microscope. The axial resolution is improved using broadband illumination.

holography applications; profilometry; confocal microscopy.

2002

01.04.2002

0091-3286

Optical Engineering

41

4

2