Ультрапейзажный микроскоп с помощью оптимизации оптической системы или технологии синтеза цифровых изображений преодолевает ограничения глубины обзора традиционного микроскопа и обеспечивает четкое наблюдение за образцами большой глубины. Его отладка должна сочетаться с оптической настройкой, оптимизацией параметров и программными алгоритмами, а процесс отладки подробно описан ниже из четырех аспектов: калибровка оборудования, настройка программного обеспечения, управление освещением и проверка изображений.

Калибровка оборудования и настройка механических параметров

Объект соответствует рабочему расстоянию

- Выбор объектива: предпочтение отдается объективу с низким увеличением (например, 2× ~ 5×), поскольку его поле зрения велико, глубина сцены естественна глубже, подходит для наблюдений за сверхглубиной. Хотя объектив с высоким разрешением, но глубина обзора очень мелкая, необходимо использовать с технологией цифрового синтеза.

- Корректировка рабочего расстояния: расстояние между передней частью объектива и поверхностью образца несколько превышает номинальное рабочее расстояние (например, 10 × объектив работает на расстоянии 10 мм, фактически оставляя запас 12 мм) с помощью подъёмно - посадочного стенда или ручки фокусировки, чтобы избежать контакта объектива с образцом.

2. Выравнивание конденсаторов со световыми дорогами

- Регулирование апертуры конденсатора: уменьшение диафрагмы конденсатора до поля зрения объектива на 60% ~ 80%, уменьшение помех рассеяния света, повышение контрастности. Для диафрагмы с регулируемой апертурой требуется соответствие с числовой апертурой объектива (NA) (например, объектив NA0.2 соответствует диафрагме 0,2).

- Калибровка оптической оси: использование специальной пары средних образцов (например, крестообразной сетки) для регулировки положения источника света, чтобы свет равномерно симметрично падал в объектив, избегая эффекта головокружения края.

Инициализация параметров камеры

- Фокус датчика: отрегулируйте расстояние объекта через интерфейс предварительного просмотра в реальном времени, чтобы образец был четко изображен на мишени датчика. Если вы оснащены функцией автофокусировки, необходимо выбрать несколько точек на поверхности образца для калибровки, чтобы избежать локального наклона, ведущего к потере фокуса.

- Проверка разрешения: Контрольная мишень разрешения съемки (например, мишень USAF), которая проверяет, может ли изображение различать максимальную ширину линии, подтверждает, что комбинация объектива - камеры достигает теоретического разрешения.

Оптимизация параметров программного обеспечения и синтез глубины

1. Настройка режима расширения глубины

- Многофокусный стек: Включает функцию программного обеспечения « синтеза глубины сцены», устанавливает количество фотографий (обычно от 5 до 15 листов), шаговое движение фокуса (регулируемое в соответствии с разностью высот образца, например, 10 мкм / шаг) и алгоритмы синтеза (например, слияние с максимальной четкостью или наложение выравнивания нескольких кадров).

- Динамическая оптимизация диапазона: для образцов с высоким отражением или темным полем включите режим HDR (с высоким динамическим диапазоном) и сохраните детали яркости и темноты путем синтеза с несколькими экспозициями.

2. Корректировка параметров улучшения изображения

- Антишумовая обработка: при низком освещении значение усиления должно быть соответствующим образом увеличено, но алгоритм снижения шума (например, коррекция темного тока или фильтрация пространственно - временного поля) должен быть синхронизирован, чтобы избежать пятнистого шума.

- резкость и контрастность: ограниченное резкое обострение синтетического изображения (интенсивность < 20%), усиление деталей края; Корректировка контрастности основана на балансе гистограммы, чтобы избежать искажения цвета, вызванного чрезмерным растяжением.

3. Автоматизированная конфигурация процессов

- Предустановка сканирования по оси Z: Введите диапазон высоты образца, программное обеспечение автоматически вычисляет распределение фокусировки для многослойных структур или вогнутых поверхностей.

- Региональный интерес (ROI) Выберите: Вставка выбирает ключевые области наблюдений, отдавая приоритет обеспечению ясности региона и сокращению времени вычислений для несвязанных областей.

Регулирование системы освещения и оптимизация однородности

Интенсивность источника света и цветовой баланс

- Классификация интенсивности: Установите яркость источника света в зависимости от скорости пропускания проб (например, прозрачный образец с маломощным светодиодом, металлический отражающий образец с высокояркой галогенной лампой), чтобы избежать чрезмерной экспозиции или недостаточной экспозиции.

- Коррекция цветовой температуры: использование стандартной доски для получения эталонного изображения, настройка цветовой температуры источника света до 5500K ~ 6500K для обеспечения согласованности восстановления цвета.

2. Освещение коры и гомогенизация

- Применение эффекта Колы: путем сопряженной настройки конденсатора и источника света изображение нити равномерно проецируется на плоскость образца, устраняя кольцевое пятно.

- Поддержка диффузных пластин: Добавление шлифовального стекла или диффузионной пленки в оптический путь для дальнейшего смягчения света и решения проблемы ослепления в области с высоким отражением света.

3. Поляризация и режим темного поля

- Отладка поляризованного света: вращающийся поляризационный пластин в экстинсивное состояние с выделением двойного преломления напряжений образца или анизотропии кристалла.

- Освещение темного поля: выключите прямой свет и сохраните только рассеянный свет для наблюдения субмикронных частиц или мелких дефектов.

IV. Проверка изображений и выявление неисправностей

1. Количественное обнаружение глубины

- Испытание ступенчатой линейки: размещение калиброванных образцов, выгравированных ступеньками различной высоты, измерение максимального перепада высот, который можно четко различить после получения синтетического изображения, проверка достижения номинальной глубины (например, ±5 мм).

- Оценка продольного разрешения: наблюдение степени разделения различных слоев с помощью наклонных образцов гарантирует, что синтетические алгоритмы не вводят псевдотени.

2. Часто встречающиеся решения проблем

- Погрешность края: проверьте, перпендикулярен ли объектив образцу или увеличите шаговую величину фокуса.

- Цветовые отклонения: перекалировка баланса белого, очистка объектива от пятен.

- Синтетический отказ: подтверждение точности выравнивания многокадрового изображения во избежание вибрации, приводящей к превышению порога смещения.

3. Сохранение и долгосрочная стабильность

- Регулярная уборка: вытирайте объективы и конденсаторы без пыли, чтобы избежать воздействия рассеяния пыли на контрастность.

- Калибровочный обзор: ежемесячный осмотр пары оптических осей, калибровка фокусного расстояния для предотвращения механического дрейфа.