基于CCD的膜厚測量方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代生命科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，近年來，醫(yī)學(xué)界的一些學(xué)者提出了一種利用檢測生物芯片感染病毒厚度來快速診斷某些疾病的方法。常見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)生對病人病情的判斷，對芯片厚度快速而精確的在線檢測就顯得非常重要。 本研究為“醫(yī)用快速生物芯片檢測儀”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價格低廉的特點(diǎn)，選取全息干板作為檢測樣本、邁克爾遜干涉儀和CCD作為

2、主要的測量儀器，設(shè)計了半膜測量方法。分別對GS-I型和RSP-I型兩種全息干板進(jìn)行了厚度測量、研究了干涉條紋平均間距與光程差變化之間的對應(yīng)關(guān)系。 首先通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)了過去膜厚測量方法中存在的問題：實(shí)驗(yàn)中采用的直接測量或轉(zhuǎn)角的方法檢測效率低、對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量方法，對其理論依據(jù)進(jìn)行了闡述。 利用上述新方法，將ASTM標(biāo)準(zhǔn)方法(F529-80)與膜厚測量相結(jié)合，通過

3、對拍攝的大量干涉條紋圖樣進(jìn)行分析和計算，得到了邁克爾遜干涉儀空載時反射鏡M<,1>位置與干涉條紋平均間距變化之間的對應(yīng)關(guān)系。利用此關(guān)系，在測量時就只需在M<,1>前插入待測樣品，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)過程非常簡便快捷。發(fā)現(xiàn)了測量誤 差隨M<,1>、M<,2>之間距離S、干涉條紋級數(shù)K的增大而減小的現(xiàn)象，通過對其進(jìn)行理論分析，討論了本方法的適用范圍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的絕對誤差約10微米，相對誤差隨被測樣

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