一种用于显微系统的样品位姿调整方法与流程

本发明涉及光学系统装调，尤其涉及一种用于显微系统的样品位姿调整方法。

背景技术：

1、显微检测技术能够提供高分辨率和精确度，对于微小缺陷、材料特性和结构的分析非常重要。通过显微检测，可以及时发现并解决产品制造过程中的问题，提高产品质量和生产效率，从而确保工业生产的可靠性和稳定性。随着工业制造的发展，对产品的精度和质量要求也越来越高，显微成像技术的应用也越来越多。

2、在显微镜成像过程中，保持显微镜与样品垂直对于获取清晰、准确的图像至关重要。显微镜的镜头设计是为了在光轴上实现最佳对焦，如果样品不与显微镜镜头垂直，光轴上的聚焦将会失真，导致图像模糊或失真。同时，当样品与显微镜非垂直时，图像可能会产生畸变，这会影响对样品的准确观察和分析，垂直对齐可以最大程度地减少这种畸变。在科学研究和工业领域，对样品进行测量和分析通常需要高度精确性，如果样品与显微镜不垂直，可能会引入误差，影响对样品特征的准确评估。因此，为了获得最佳的显微成像效果，并确保对样品的准确观察和分析，保持显微镜与样品垂直是非常重要的，这是确保显微成像技术有效运用的基本要求之一。然而，显微模块在实际安装过程中，很难直观判断样品与显微模块光轴的垂直情况。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种用于显微系统的样品位姿调整方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于显微系统的样品位姿调整方法，所述显微系统的物镜安装端面上安装第一平面反射装置；在所述第一平面反射装置的上方设置第一分束装置，在所述第一分束装置的一侧依次设置第二分束装置和激光光源；在所述第二分束装置的上方设置光束采集装置，在所述第二分束装置的下方设置第二平面反射装置；

3、所述方法包括：控制所述激光光源发射激光，所述激光经由所述第二分束装置分成第一光束和第二光束；其中，所述第一光束沿所述第一分束装置照射至所述第一平面反射装置，并经所述第一平面反射装置反射后沿所述第一分束装置、第二分束装置返回，形成第三光束照射至所述光束采集装置；所述第二光束垂直照射至所述第二平面反射装置，并经所述第二平面反射装置反射后沿所述第二分束装置返回，形成第四光束照射至所述光束采集装置；调整所述第一分束装置的角度，直至所述第三光束与所述第四光束位置重合；取下所述第一平面反射装置，并将待检测的样品放置在所述显微系统的载物台上；所述第一光束沿所述第一分束装置照射至所述样品，并经所述样品反射后沿所述第一分束装置、第二分束装置返回，形成第五光束照射至所述光束采集装置；根据所述第四光束与所述第五光束的相对位置，调整所述样品的位姿，直至所述第四光束与所述第五光束位置重合。

4、本发明的有益效果是：第一平面反射装置安装在显微系统的物镜安装端面上，第一平面反射装置垂直于显微系统光轴。最终照射至光束采集装置上的第三光束与第四光束位置重合时，说明本发明中各个装置构成的系统的光轴与显微系统光轴平行。此时，将第一平面反射装置替换为样品，当第四光束与第五光束再次位置重合后，说明样品与显微系统物镜之间的角度与第一平面反射装置与显微系统物镜之间的角度相同，也就是样品与显微系统物镜垂直。因此，通过判断光束采集装置中第四光束与第五光束的位置，便能够判断样品相对于显微系统的垂直姿态，从而进行样品角度的调整，保证显微系统检测的精确性。

5、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

6、进一步，所述第一光束为所述激光经由所述第二分束装置透射形成，所述第二光束为所述激光经由所述第二分束装置反射形成。

7、进一步，所述第一光束沿所述第一分束装置照射至所述第一平面反射装置，并经所述第一平面反射装置反射后沿所述第一分束装置、第二分束装置返回，形成第三光束照射至所述光束采集装置，包括：所述第一光束经所述第一分束装置反射后照射至所述第一平面反射装置，并经由所述第一平面反射装置反射形成第一反射光；所述第一反射光照射至所述第一分束装置，经所述第一分束装置反射至所述第二分束装置，并经所述第二分束装置反射形成所述第三光束，所述第三光束照射至所述光束采集装置。

8、进一步，所述第二光束垂直照射至所述第二平面反射装置，并经所述第二平面反射装置反射后沿所述第二分束装置返回，形成第四光束照射至所述光束采集装置，包括：所述第二光束垂直照射至所述第二平面反射装置，并经由所述第二平面反射装置反射形成第二反射光；所述第二反射光照射至所述第二分束装置，经所述第二分束装置透射形成第四光束，所述第四光束照射至所述光束采集装置。

9、进一步，所述第一光束沿所述第一分束装置照射至所述样品，并经所述样品反射后沿所述第一分束装置、第二分束装置返回，形成第五光束照射至所述光束采集装置，包括：所述第一光束经所述第一分束装置反射后照射至所述样品，并经由所述样品反射形成第三反射光；所述第三反射光照射至所述第一分束装置，经所述第一分束装置反射至所述第二分束装置，并经所述第二分束装置反射形成所述第五光束，所述第五光束照射至所述光束采集装置。

10、进一步，根据所述第四光束与所述第五光束的相对位置，调整所述样品的位姿，直至所述第四光束与所述第五光束位置重合，包括：

11、调整所述样品的位置，直至所述光束采集装置分辨出接收到的所述第四光束的位置和所述第五光束的位置时，确定所述光束采集装置接收到的所述第四光束与所述第五光束之间的距离为其中，为光束直径；

12、计算样品偏移角度θ：

13、

14、其中，h为所述光束采集装置与所述样品之间的垂直距离；

15、根据所述样品偏移角度调整所述样品的位姿，直至所述光束采集装置接收到的所述第四光束与所述第五光束位置重合。

16、采用上述进一步方案的有益效果是：当光束采集装置上能够分别分辨出接收到的第四光束的位置和第五光束的位置时，一般认为两个光束之间的距离为从而能够计算出样品偏移角度。再将样品调整与样品偏移角度相等的角度，便能够更精确快速地完成样品的调整。

17、进一步，在所述激光光源与所述第二分束装置之间设置光束整形装置。

18、采用上述进一步方案的有益效果是：光束整形装置用于对激光光源发射出的激光进行整形，将激光光斑整形为小直径平行光束，从而便于后续各个光束位置及角度的分辨。

19、进一步，在所述第二分束装置与所述第二平面反射装置之间设置衰减片。

20、采用上述进一步方案的有益效果是：衰减片用于减少经过第二平面反射装置直接反射的光能量，保证最终的第四光束和第五光束的光斑强度接近，便于对第四光束和第五光束进行同时采集成像以及图像实时分析。

21、进一步，所述激光与所述显微系统的照明光处于不同波段范围。

22、采用上述进一步方案的有益效果是：避免激光对显微系统产生干扰。

23、进一步，所述第一分束装置采用二向色分光镜，所述第二分束装置采用非偏振分束立方。

24、采用上述进一步方案的有益效果是：第一分束装置采用二向色分光镜能够保证反射第一光束，并能够透射显微系统的照明成像光源。