哈爾濱工業大學王偉波獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉哈爾濱工業大學申請的專利一種相位差分相干傅里葉散射表面顆粒檢測裝置及方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119780040B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-26發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411921166.7,技術領域涉及:G01N21/49;該發明授權一種相位差分相干傅里葉散射表面顆粒檢測裝置及方法是由王偉波;葉淑嬌;吳必偉;譚久彬設計研發完成,并于2024-12-25向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種相位差分相干傅里葉散射表面顆粒檢測裝置及方法在說明書摘要公布了:本發明提出一種相位差分相干傅里葉散射表面顆粒檢測裝置及方法,屬于柔性襯底表面顆粒檢測技術領域,解決了可見光波段低照明功率條件下納米級顆粒檢測靈敏度低的問題,其中檢測裝置包括:激光器、準直透鏡、第一光闌、偏振態調制模塊、第一分光棱鏡、平面反射鏡、壓電驅動器、無限遠校正顯微物鏡、樣品、三維壓電掃描臺、二維粗調位移臺、第二分光棱鏡、管鏡、相機、寬場照明光源、第二光闌、第一透鏡、第三光闌、第二透鏡、二象限光電探測器、弱信號放大電路、數據采集模塊、計算機控制系統。
本發明授權一種相位差分相干傅里葉散射表面顆粒檢測裝置及方法在權利要求書中公布了:1.一種相位差分相干傅里葉散射表面顆粒檢測方法,其特征在于, 所述表面顆粒檢測方法應用的裝置包括: 激光器(1)、準直透鏡(2)、第一光闌(3)、偏振態調制模塊(4)、第一分光棱鏡(5)、平面反射鏡(6)、壓電驅動器(7)、無限遠校正顯微物鏡(8)、樣品(9)、三維壓電掃描臺(10)、二維粗調位移臺(11)、第二分光棱鏡(12)、管鏡(13)、寬場照明光源(14)、第二光闌(15)、第三分光棱鏡(16)、相機(17)、第一透鏡(18)、第三光闌(19)、第二透鏡(20)、二象限光電探測器(21)、弱信號放大電路(22)、數據采集模塊(23)、計算機控制系統(24); 所述表面顆粒檢測方法,包括: 步驟1:開啟寬場照明光源(14),經第二光闌(15)、第三分光棱鏡(16)反射后由管鏡(13)出射,出射的光經第二分光棱鏡(12)反射和第一分光棱鏡(5)透射后進入無限遠校正顯微物鏡(8)進行聚焦,實現對樣品(9)的寬場照明,設置相機(17)對樣品(9)進行成像,使樣品(9)位于無限遠校正顯微物鏡(8)焦平面,根據成像結果,通過二維粗調位移臺(11)調整樣品(9)的位置,直至樣品(9)表面待檢測區域位于視場中央; 步驟2:關閉寬場照明光源(14),開啟激光器(1),激光器(1)發出的激光經過準直透鏡(2)、第一光闌(3)和偏振態調制模塊(4)后由第一分光棱鏡(5)進行反射和透射,由第一分光棱鏡(5)透射的光照射到壓電驅動器(7)控制的平面反射鏡(6)的表面進行反射,由第一分光棱鏡(5)反射的光經無限遠校正顯微物鏡(8)實現對樣品(9)的明場相干點照明,調整樣品(9)位置,使樣品(9)嚴格位于無限遠校正顯微物鏡(8)的焦平面上; 步驟3:明場相干照明光經無限遠校正顯微物鏡(8)聚焦后的光斑與樣品(9)表面發生鏡面反射、顆粒散射和散射-反射的相互作用,無限遠校正顯微物鏡(8)收集的攜帶樣品表面信息的信號光經第一分光棱鏡(5)透射后與第一分光棱鏡(5)反射的來自平面反射鏡(6)的參考光發生干涉,干涉光由第二分光棱鏡(12)反射后經管鏡(13)聚焦到相機(17)所在的平面,實現相機(17)對樣品(9)表面的成像點探測以實時確保樣品(9)位于無限遠校正顯微物鏡(8)焦平面; 步驟4:由第二分光棱鏡(12)透射的干涉光經第一透鏡(18)聚焦和第三光闌(19)濾波后由第二透鏡(20)出射,將二象限光電探測器(21)置于無限遠校正顯微物鏡(8)后焦面的共軛平面,以收集反射光、顆粒散射光和散射反射光與參考光在遠場的干涉信號,實現對樣品(9)與高數值孔徑照明光斑相互作用后產生的信號的探測; 步驟5:將二象限光電探測器(21)探測到的兩個遠場強度信號分別輸入弱信號放大電路(22)進行弱信號放大后輸入至數據采集模塊(23),并通過數據采集模塊(23)輸入至計算機控制系統(24),通過計算機控制系統(24)內的相位差測量程序計算兩個光電信號的相位差; 步驟6:移動樣品(9)使掃描起點位于表面無顆粒的位置,微調二象限光電探測器(21)的位置使遠場相位差分測量值為0,以確保攜帶樣品(9)表面信息的光束中心與二象限光電探測器(21)的中心重合; 步驟7:通過計算機控制系統(24)驅動三維壓電掃描臺(10)實現對樣品(9)進行XY方向的掃描,控制壓電驅動器(7)的振蕩周期和幅度以實現對參考光相位的連續調制,同時記錄每個掃描位置的相位差測量值,通過對掃描數據的逐行讀取構建完整掃描區域的相位差測量值圖像; 步驟8:基于相位差測量值圖像,通過峰值定位算法和粒徑估計算法確定顆粒的位置和尺寸,構建樣品(9)的缺陷檢測結果報告,其中,顆粒位置通過峰值定位算法找到的峰-谷谷-峰信號間的過零點位置確定,顆粒尺寸估計通過峰-谷谷-峰信號所占據的像素面積或峰峰值確定。
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