光學(xué)檢測之角度分辨檢測技術(shù)

組成表面散射模型的光線散射區(qū)域分為4個(gè)部分，分別為漫反射光瓣、鏡面反射光瓣、鏡面反射峰以及由表面微觀紋理造成的菊花瓣。表面散射模型光學(xué)原理

由表面散射模型可知，相機(jī)的拍攝角度影響物體表面的微觀紋理特征在圖像中的表現(xiàn)，在不同的位置搭配光源和相機(jī)能夠得到不同的成像特征。典型照明方式明場照明光線經(jīng)工件表面反射進(jìn)入傳感器，相應(yīng)的像素灰度值高，當(dāng)工件表面存在缺陷時(shí)，光線反射角度發(fā)生偏轉(zhuǎn)使光線偏離傳感器，相應(yīng)的像素灰度值低；針對不同尺度的表面缺陷又衍生出暗場及低角度暗場照明方式。背光照明根據(jù)工件的不透光性，能夠清晰的呈現(xiàn)工件的輪廓特征。漫反射照明可消除陰影，并利用不同顏色表面對光的吸收性不同，能夠清晰的呈現(xiàn)曲面表面特殊顏色印刷的符號。同軸明場也是明場照明方式，但增加了偏振片限制了傳感器光線的接受，用于抑制其他角度的光線。角度分辨光譜技術(shù)的應(yīng)用1.測量材料的光學(xué)常數(shù)光學(xué)常數(shù)，包括折射率、消光系數(shù)、復(fù)介電常數(shù)和光電導(dǎo)率等，是描述光電材料性質(zhì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，反映了光與物質(zhì)的相互作用，解釋了光在介質(zhì)中的傳播和耗散。光學(xué)常數(shù)的準(zhǔn)確測定是材料和物理領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)，不僅有助于理解新奇的光電現(xiàn)象，揭示其背后的物理機(jī)制，而且可以為相關(guān)光電器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供方向。2.表征材料的輪廓和缺陷特征半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展以器件幾何尺寸的不斷縮小為標(biāo)志，突破了計(jì)量設(shè)備量測能力的極限。量測能力是指測量數(shù)據(jù)需要足夠的精度，典型的量測規(guī)則要求計(jì)量精度為被測特征尺寸的1%。在20世紀(jì)90年代末，一種被稱為散射測量的技術(shù)出現(xiàn)，它滿足了高容量硅制造的測量需求。散射測量是一種基于晶圓制造過程中周期性特征產(chǎn)生的光散射分析的光學(xué)尺寸計(jì)量。由于散射測量具有快速、定量和無損的特點(diǎn)，在大批量光學(xué)特征尺寸的測量中，光學(xué)散射測量是SEM的一個(gè)有吸引力的替代品。3.研究微納光子材料的光學(xué)性質(zhì)近年來，研究者對微納光子材料，如光子晶體、超材料、等離激元結(jié)構(gòu)等的研究層出不窮，為基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究提供了新思路。微納光子材料可以在波長甚至亞波長尺度上調(diào)制光子的運(yùn)動，提供了新的光調(diào)控手段。在微納光子材料中，光子色散決定了材料對外部光場的響應(yīng)，并在微納光子材料中產(chǎn)生各種新奇的現(xiàn)象，例如：三維光子晶體中與角度相關(guān)的反射效應(yīng)來源于其色散中的光子帶隙；在復(fù)色散帶曲率的影響下，超材料中產(chǎn)生了負(fù)折射效應(yīng)。因此，采集樣品在動量空間的光子色散對于研究微納光子材料有著重大意義。到目前為止，除前文介紹的動量空間成像系統(tǒng)以外，還存在其他方式可以實(shí)現(xiàn)動量分辨光譜的采集，并且通過這些系統(tǒng)進(jìn)一步研究了微納光子材料的性質(zhì)。4.光學(xué)散射成像散射是一個(gè)物理過程，限制著所有光學(xué)成像系統(tǒng)的成像性能。例如，激光雷達(dá)（LiDAR）系統(tǒng)對于汽車、水下和空中飛行器的感知和探測與其周圍的三維環(huán)境至關(guān)重要。然而，目前的LiDAR系統(tǒng)在云、霧、塵埃、雨水等引起散射的不利條件下失效，這種限制是三維感知和導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵障礙，阻礙了系統(tǒng)的穩(wěn)健和安全運(yùn)行。類似的挑戰(zhàn)也出現(xiàn)在與遙感或天文學(xué)相關(guān)的其他宏觀應(yīng)用中，其中大氣散射層阻礙了測量捕獲。在微觀應(yīng)用中，如生物醫(yī)學(xué)成像和神經(jīng)成像，生物組織的散射使進(jìn)入大腦