一种校准光学表面轮廓仪有效空间分辨率的方法
【专利摘要】本发明涉及一种校准光学表面轮廓仪实际有效空间分辨率的方法。分形表面的功率谱密度曲线在对数坐标下是斜率为-n的直线。利用这一规律，采用原子力显微镜对符合分形表面的样品在不同范围内(10μm×10μm、5μm×5μm、2μm×2μm和1μm×1μm)进行测试，并将得到的功率谱密度(PSD)曲线的拟合直线作为标准对光学表面轮廓仪进行校准，实现确定表面轮廓仪实际有效空间分辨率的目的。本发明原理简单、操作便捷，在检测超光滑样品的同时就可以完成校准工作，显著降低了光学表面轮廓仪校准的难度和成本，确定了光学表面轮廓仪实际有效空间分辨率，定量的给出了实际空间分辨率范围内的表面粗糙度。
【专利说明】一种校准光学表面轮廓仪有效空间分辨率的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学表面轮廓仪实际有效空间分辨率的校准方法，具体是指利用分形表面的功率谱密度(PSD)的性质，使用校准设备(AFM)在不同测试范围下对分形表面测试的功率谱密度(PSD)结果进行线性拟合，用该拟合直线对被校准光学表面轮廓仪进行定标的方法，属于光学表面轮廓仪校准的范畴。
【背景技术】
[0002]近年来随着天体物理学、高能物理学和医学等科学领域的迅速发展，对光学系统成像分辨率的要求越来越高，对这些光学系统中光学元件表面质量的要求也不断提升，如何能够准确的反映出光学元件表面面形误差、波纹度和表面粗糙度成为了精确判定光学系统成像质量的关键因素。准确的对光学元件的表面误差做出评价的前提是要通过检测设备得到最接近真实表面的轮廓信息，因此光学元件检测设备的精度就变得尤为重要。
[0003]光学表面轮廓信息可以通过光学表面轮廓仪得到，为了使光学表面轮廓仪的测量结果更接近真实的表面，必须知道光学表面轮廓仪实际有效的分辨率。对于利用光学原理检测的设备，既要考虑其横向分辨率，也要考虑设备的光学衍射极限分辨率。光学表面轮廓仪的空间分辨率决定了系统可探测到的空间频率，而光学元件表面轮廓分布就是一个复杂变化的波形，它可看成许多不同频率、不同振幅的谐波叠加而成。这些谐波经过检测设备后，由于分辨率等因素的限制，系统在一些空间频率上不具有传递能力。功率谱密度函数可以反映各个空间频率成分所占的比重。一维表面轮廓功率谱密度(PSD)的离散傅里叶变换可以写成
[0004]
【权利要求】
1.一种校准光学表面轮廓仪实际有效空间分辨率的方法,其特征在于:定义选择的校准样品表面为分形表面，使用校准设备(AFM)原子力显微镜在不同测量范围对分形表面测试结果对数坐标下的功率谱密度(PSD)曲线进行线性拟合，该拟合直线作为校准光学表面轮廓仪的定标直线。
2.根据权利要求1所述的校准光学表面轮廓仪实际有效空间分辨率的方法，其特征在于:原子力显微镜可以测试出符合分形表面规律的功率谱密度(PSD)曲线。
3.根据权利要求1所述的校准光学表面轮廓仪实际有效空间分辨率的方法，其特征在于:根据分形表面的定义和性质，在不同空间频率范围下分形表面对数坐标下功率谱密度(PSD)曲线满足的规律是一致的。
4.根据权利要求1所述的校准光学表面轮廓仪实际有效空间分辨率的方法，其特征在于:用校准设备(AFM)对分形表面测试后，将不同测试范围下对数坐标的功率谱密度(PSD)曲线的拟合线作为标准直线对被校准的光学表面轮廓仪进行定标。
【文档编号】G01B11/24GK103954230SQ201410050115
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年2月13日 优先权日:2014年2月13日
【发明者】王占山, 马爽, 蒋励, 沈正祥 申请人:同济大学