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【图示】光谱共焦成像的光学原理?它可应用于哪些测量领域?

光谱共焦成像基于2个原则:

l 共焦成像

l 光轴的彩色编码。

 

共焦装置是一种光学装置,光学系统在物体的表面上产生点光源S的图像S’。反向散射光由相同的光学系统收集,该光学系统在针孔S’’处成像。针孔被置于光电探测器的前面,它过滤可以到达光电探测器的光线,因此它也被称为“空间滤波器”。共焦装置的特点是具有特殊的信噪比。按照CCI原理,光学系统是彩色光学头,光电探测器是一个光谱仪。


光轴的彩色编码意味着光学系统具有轴向色差:每个波长聚焦在沿该轴的不同点上。现在假设一个样本存在于色谱编码范围内,这样波长λ0就会聚焦在它的表面上。当反射(或后向散射)光束到达针孔平面时,波长的光线会聚焦在针孔上,以便它们可以穿过针孔并到达光谱仪的敏感区域。其他波长成像为大点,因此它们被针孔阻挡。该光谱仪通过识别波长λ0来“解读”样品位置。

 

光谱仪信号与已收集光的光谱再分配相对应。它呈现一个光谱峰值。当物体在测量范围内位移时,光谱仪上的光谱峰值随之发生变化。


应用范围:


光谱共聚焦传感器既可用于工业环境中,也可用于生产过程中的在线检测以及实验室环境中的高精度仪器。他们主要涵盖以下内容:


l 微形貌(测量样品的形状和表面特征)

l 尺寸控制(测试制造产品的特定尺寸是否符合规格)

质量控制 (制造产品缺陷的识别和特征描述)

l 粗糙度测量(测量样品表面的统计特征)

l 摩损度(表征机械或化学侵蚀)

l 厚度测量

 

光谱共焦传感器完全符合涉及3D真实表面纹理的测量和分析的ISO 25178标准。此外,此标准第601章节致力于非接触式表面测量,引用CCI作为第一参考技术原理。

光谱共焦传感器可以测量几乎任何类型的材料(玻璃,陶瓷,塑料,半导体,金属,织物,纸张,皮革等)制成的样品。它们可以测量抛光表面(镜子,镜片,晶圆)以及粗糙表面。



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