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应用领域
起底自动对焦显微镜的技术路线异同和优劣势与适用场景
2025-04-03

前情提要:


为什么惟光探真的Raman与PLMapping系统可以很精准地在生物,半导体和材料领域做3DMapping与精准的2DMapping,以至于哪怕是崎岖不平的样品也毫不畏惧?


为什么惟光探真的LIBSMapping系统可以很准确地应用在矿石,钢渣等凸凹不平的样品上进行2D甚至于3DMapping,准确地测试出来您需要的元素与含量?


接下来,请跟着小薇的步伐,穿透迷雾,带您来揭开事实的真相与谜底所在。


各位好,最近不少朋友对惟光探真的自动对焦显微镜非常感兴趣,这项技术,因为被广泛应用于生物,医疗,半导体晶圆,LIBS,Raman光谱的3DMapping等领域而被人所熟知,只是让人遗憾的是,在过往,这样的技术多半掌握在外国人手中,大家只能通过买买买的方式来进行系统集成,毕竟,开发一套普通的自动对焦显微镜没那么难,但是对于例如工业检测,活性生物样品等对于速度要求比较高的场合,如何快速而又精准地做到大面积自动对焦,就不是一件简单的事情了。


技术名称
原理
实现方式
优缺点
适合场景
惟光探真有哪些
对比度检测法(图像分析法)
通过分析图像的清晰度(对比度或边缘锐度),当对比度达到最大值时即为最佳焦点

实时采集图像,计算局部或全局的对比度(如灰度梯度、方差等)。

通过算法(如爬山算法)调整物镜位置,寻找对比度峰值。

优点:无需额外硬件,成本低

缺点:速度较慢,依赖图案质量

适合生物,电路等有图案样品,但是不适合高速动态测试,比如Raman 3DMapping,也不适合完全无图案的光滑表面。

激光三角测量法
向样品表面发射激光束,通过检测反射光斑在传感器上的位置偏移,计算样品高度变化
激光发射器与接收器(如CCD/CMOS)形成一定角度,反射光斑位置随样品高度变化。根据光斑位移量计算离焦量,驱动物镜移动补偿。

优点:速度快、精度高,适合工业检测。

缺点:对透明或者高吸收低反射的样品效果差。

适合无图案半导体晶圆,不透明材料等样品,适合LIBS 3DMapping和材料的Raman3DMapping

相位检测法
利用分光元件将入射光分为两束,通过检测两束光的相位差异判断离焦方向。
类似数码相机的相位对焦技术,通过传感器检测光路差异。快速判断“前焦”或“后焦”,直接驱动物镜一步到位。

优点:速度快,适合动态实时对焦。

缺点:系统复杂,对焦单元必须集成在传感器中。

工业视觉

针孔共聚焦方法
使用共聚焦光路和针孔,仅接收焦平面反射的光信号

扫描样品不同深度,检测光强最大值对应的位置。

通过逐层扫描构建三维图像,同时实现自动对焦

优点:高分辨率、适合厚样本。

缺点:速度慢,设备昂贵

适合厚样本

目前对于我们苏州惟光探真而言,以上的四种方法中,我们主要是采用的前面2种:图像法与自主研制的激光测量离焦量法,因为这样的方法,已经可以完全覆盖我们所有的应用场景啦!


虽然理论上讲,我们的激光测量离焦量方法属于三角法的一种,但区别于普通的三角法激光测距仪,我们的光路是集成在基于显微镜的光谱学测量设备中使用,所以有很高的精度。例如100x物镜下可以达到60nm精度。尤其是我们的Ramam Mapping可以利用光谱测量自身的激光束分出的少量光束能量,不需要额外的激光,大大提高了光谱测量的精度和稳定性。


很开心的是,目前我司的激光自动对焦显微镜技术达到了50Hz,但是依然无法满足工业在线检测的高要求,因此预计在2个月内,我们最新版本达到100Hz的自动对焦显微镜就要面世啦!这对于做芯片检测,半导体晶圆检测等客户绝对是一个福音!此外,专门针对LIBS Mapping的自动对焦系统也在测试中,后续将专门介绍。


我们官网上,陆续推出的材料,半导体晶圆与生物专用Raman系统:LRS900和LRS900-Life,都会把这项技术加入到我们的系统中作为强大的底层逻辑,不仅仅给您带来更加精准和自由的2DMapping,还可以实现3DMapping扫描自由。


当然啦,可能很多公司都在宣传自己有自动对焦显微镜,这里面的门道很多,速度,精度,所应用的技术路线,是最关键的所在,最好的办法是拿到我们这里测样来验证啦。


小薇在苏州,欢迎您!



清明节后,咱们再相见啦!


节后,我们会陆续把我们的产品包括自动对焦显微镜,宽场荧光显微镜,材料与生物专用Raman系统,200nm以下激发的深紫外荧光与光电流系统,瞬态与稳态荧光成像系统,LIBS与Raman兼容系统,真空互联原位光谱测试系统,远程与原位Raman系统,气体Raman系统,AFM与Raman联用系统,SEM与Raman联用系统等,陆续和大家展开详细的介绍,当然,也包括相应的应用案例。


期待着在满眼的春光里,在青葱绚烂的姑苏城,在小鸟歌唱的寒山寺旁,在油菜花开的阳澄湖两岸,见到您。


后续我们会陆续发布以下与自动对焦显微镜相关的应用案例介绍:


1.自动对焦显微镜在半导体AOI检测上的应用


2.自动对焦显微镜在半导体晶圆PLMapping与RamanMapping的应用


3.自动对焦显微镜在高温光谱成像中的应用


4.自动对焦显微镜在LIBS Mapping上的应用


5.自动对焦显微镜在生物Raman 3DMapping上的应用


敬请期待!


看起来都是自动对焦,但是呢,细细看去,又是远近高低各不同,不同的应用之中,很多的细节都有所区别。请等待我们后续分享的详细内容吧!



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