基于CCD的膜厚測(cè)量方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代生命科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，近年來(lái)，醫(yī)學(xué)界的一些學(xué)者提出了一種利用檢測(cè)生物芯片感染病毒厚度來(lái)快速診斷某些疾病的方法。常見(jiàn)的生物芯片厚度一般在幾十微米到上百微米之間，為了防止芯片由于外界環(huán)境的影響而變質(zhì)，影響醫(yī)生對(duì)病人病情的判斷，對(duì)芯片厚度快速而精確的在線檢測(cè)就顯得非常重要。 本研究為“醫(yī)用快速生物芯片檢測(cè)儀”課題的部分內(nèi)容。利用全息干板與生物芯片厚度接近同時(shí)價(jià)格低廉的特點(diǎn)，選取全息干板作為檢測(cè)樣本、邁克爾遜干涉儀和CCD作為

2、主要的測(cè)量?jī)x器，設(shè)計(jì)了半膜測(cè)量方法。分別對(duì)GS-I型和RSP-I型兩種全息干板進(jìn)行了厚度測(cè)量、研究了干涉條紋平均間距與光程差變化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)了過(guò)去膜厚測(cè)量方法中存在的問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)中采用的直接測(cè)量或轉(zhuǎn)角的方法檢測(cè)效率低、對(duì)干涉條紋的判讀不準(zhǔn)確，因而影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。本文提出了一種半膜的測(cè)量方法，對(duì)其理論依據(jù)進(jìn)行了闡述。 利用上述新方法，將ASTM標(biāo)準(zhǔn)方法(F529-80)與膜厚測(cè)量相結(jié)合，通過(guò)

3、對(duì)拍攝的大量干涉條紋圖樣進(jìn)行分析和計(jì)算，得到了邁克爾遜干涉儀空載時(shí)反射鏡M<,1>位置與干涉條紋平均間距變化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。利用此關(guān)系，在測(cè)量時(shí)就只需在M<,1>前插入待測(cè)樣品，即可快速算出M<,1>光路光程的變化量，從而求出樣品的厚度，實(shí)驗(yàn)過(guò)程非常簡(jiǎn)便快捷。發(fā)現(xiàn)了測(cè)量誤 差隨M<,1>、M<,2>之間距離S、干涉條紋級(jí)數(shù)K的增大而減小的現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行理論分析，討論了本方法的適用范圍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的絕對(duì)誤差約10微米，相對(duì)誤差隨被測(cè)樣

4、品厚度的增加而減小。 同樣使用半膜測(cè)量方法，將邁克爾遜干涉儀的入射光源由激光換成白光、CCD換成毛玻璃觀察屏。利用白光相干長(zhǎng)度小、只有在干涉儀兩光臂光程接近相等的時(shí)候才能觀察到干涉條紋的特點(diǎn)，重新對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量結(jié)果的精度較高，絕對(duì)誤差小于2微米，但因?yàn)榘坠飧缮鏃l紋較難調(diào)出，所以測(cè)量效率比前一種方法低。 最后，比較了利用半膜法測(cè)量膜厚時(shí)，激光源結(jié)合CCD與白光源結(jié)合觀察屏這兩種方式在測(cè)量效率、精度上的優(yōu)缺點(diǎn)。結(jié)果表明