双光束干涉显微镜

双光束干涉显微镜

双光束干涉显微镜的原理是将图1的两个平面(MN和MQ)分开，采取一定的方法法使两支光束形成光程差，相互干涉而形成斐索干涉条纹。林尼克首先设计成这类显微镜，因此又称为林尼克干涉显微镜。

图1

图1是林尼克干涉显微镜的示意图，其中P₁、P₂是两个半立方体的光学棱镜，沿着镀有薄银层的对角面粘合起来。光源S发出的单色光在镀银半反射层被分为两束光；一束光经物镜P₁在试样M₁上反射，反射光线再透过镀银层进入目镜；另一束光经物镜02在标准平面坛上反射，反射光线再经镀银层反射后进入目镜。这两束光在镀银层相遇发生干涉，因为M₁M₂并非绝对正交，调节慨，使慨在镀银层中形成虚像M，2从目镜中看，好像两束相干光是从形成空气劈尖的M，MQ反射而来，故产生等厚干涉条纹。显然，调节坛倾角可以改变干涉条纹的间距，当试样表面有凸凹存在时，斐索干涉条纹将在凸凹处发生弯曲。如图2。

图2

林尼克干涉显微镜在精密测量中应用很普遍，由于其结构小型简便，各国生产型号很多。如德国Zeiss林尼克干涉显微镜；苏联MHM-4林尼克干涉显微镜；日本奥林派斯显微干涉仪等。

(二)多光束干涉显微镜

为了得到细而清晰的干涉条纹，发展了多光束干涉显微镜。即使光线在两平行(或近乎平行)的平面问多次反射而产生多光束干涉。以显示磨面上更微小的高度差。

多光束干涉显微装置要求入射光为单色强平行光，且尽可能垂直入射试样表面；干涉平面必须非常均匀地喷镀一层金属薄膜，并且镀层应具有高反射系数及低吸收率；两反射面问的距离愈小愈好，最大不超过入射光波长的几倍。

一般金相显微镜仅需配用单色光，并在试样上装置标准平面玻璃就可以做多光束干涉的金相研究。多光束干涉显微镜的光程如图3，它与一般金相显微镜的构造基本相同。标准平面玻璃靠样品的一面涂有半透明的银(或铝)的薄膜，又称为干涉试片，干涉试片可以是平面的，或不同曲率的。如MeF显微镜备有六个具有不同反射能力及不同曲率半径的试片，使用时要根据观察物的表面曲率及对光的吸收能力进行选择。见表1：有强反射能力的试样(如金属)，应选用涂银半透明的试片；当物体为凹入形状时，应选表面为凸起形状的试片，目的是使干涉试片与物体尽可能靠近。

图3

表1 涉试片的选用规范

多光束干涉也可设计满足多次反射的试样夹具，利用一般金相显微镜作干涉分析，图(4)是可供倒立式金相显微镜使用的试样夹具，试样1粘附在可调节圆盘上，2为光学平面玻璃，其面对试样的一面镀有金属薄膜，借螺丝可调试样与标准平面之间倾角，德国NeophotII型金相显微镜配备有类似的干涉试片，将试样置于上面，可造成干涉劈尖，产生多光束干涉条纹，仪器配有不同倾斜度的平面干涉板，圆球面干涉板以供选用。

图4

应当指出：随着物镜放大倍数的增大，物镜与试样之间无法容纳干涉薄片时，有人采用“薄膜法”，将稀释后的火棉胶或加拿大胶直接涂在试样表面上，在它未干前使样品稍倾斜，待干燥后，即在试样磨面上形成极薄的火棉胶劈尖，再真空喷镀一层金属反射层，这样便形成干涉器。但由于物镜放大倍数的增高，入射光线的平行度降低，影响干涉条纹的锐度，故干涉条纹不如原有的细锐。

图5 CEJ—Multimi汹多光束干涉显微镜的光程