尼康顯微鏡：反射光DIC顯微鏡

相比在透射光顯微鏡采用的典型配置，關(guān)鍵的儀器參數(shù)反映（或落射）光微分干涉對比（DIC）是要簡單得多，主要是因?yàn)橹挥幸粋€(gè)的雙折射諾馬斯基或沃拉斯頓棱鏡需要，物鏡服務(wù)作為聚光鏡和圖像形成光學(xué)系統(tǒng)。由于的顯微鏡物鏡，利用Nomarski棱鏡干涉圖案投射到的物鏡的后側(cè)焦點(diǎn)面，同時(shí)定位在聚光鏡照明透鏡系統(tǒng)的焦平面上所發(fā)揮的雙重作用。

反射光顯微鏡檢查不透明的樣品，通常是高反射性的，因此，不吸收或發(fā)送一個(gè)顯著量的入射光采用的*常用的技術(shù)之一。山坡，山谷，和其他的試件表面上的不連續(xù)性產(chǎn)生光程差，被變換到的振幅或強(qiáng)度的變化，揭示了地形輪廓的反射光DIC的顯微鏡。用透射光及半透明的相位標(biāo)本的情況不同，在反射光中的DIC創(chuàng)建的圖像往往可以被解釋作為一個(gè)真正的三維表示的表面幾何形狀，提供了一個(gè)明顯的區(qū)別在升高和降低的區(qū)域之間可實(shí)現(xiàn)標(biāo)本。

在圖1中的反射光微分干涉顯微鏡中的關(guān)鍵光學(xué)傳動(dòng)系部件的示意剖面圖。由光源產(chǎn)生的照明光圈和視場光闌（未圖示），在一個(gè)垂直的落射照明器通過前遇到一個(gè)線性偏振器的透射軸面向東 - 西相對于顯微鏡幀定位。在以45度的角度，入射光束的下一個(gè)半反射鏡的表面反射的直線偏振光的光出射偏振器。偏轉(zhuǎn)的光波，正在沿顯微鏡光軸，輸入利用Nomarski棱鏡容納上述顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換器，它們被分為偏振正交分量，根據(jù)雙折射棱鏡的幾何形狀和剪切中的物鏡。

代理在高數(shù)值孔徑的能力，完全對齊，光學(xué)校正照明聚光鏡，顯微鏡物鏡的重點(diǎn)剪切正交利用Nomarski棱鏡所產(chǎn)生的波陣面的表面上的不透明試樣。反射的波陣面，遇到不同的光程差為一個(gè)函數(shù)的試樣表面形貌，由物鏡收集，并集中在利用Nomarski棱鏡，它們再結(jié)合，以消除剪切干涉平面。退出后利用Nomarski棱鏡，波陣面通過一條直線軌跡上的半透半反鏡，然后遇到分析儀（第二偏振片）的透射軸方向在南北方向。平行分析儀發(fā)送矢量的正交波陣面的組件是能夠通過在一個(gè)共同的方位，并隨后經(jīng)過在目鏡固定膜片的平面內(nèi)，生成振幅波動(dòng)，形成DIC圖像的干擾。形成*終圖像的微分干涉顯微鏡是兩個(gè)不同的波陣面到達(dá)的圖像的平面略高出相位彼此之間的干擾的結(jié)果，不是一個(gè)簡單的代數(shù)求和朝向圖像平面反射的強(qiáng)度，為的是與其他成像模式的情況下。

甲微分干涉對比在透射和反射的光鏡之間的顯著差異是兩個(gè)利用Nomarski（或渥拉斯頓）的棱鏡束剪切和重組前的技術(shù)所需要的，而只有一個(gè)棱鏡的反射光的配置是必要的。光穿過兩次相同的Nomarski棱鏡，在相反的方向行駛，與反射光DIC。當(dāng)光波通過棱鏡的物鏡的方式產(chǎn)生的剪切在他們回國后，從試樣表面通過棱鏡的第二次旅程取消。在這方面，利用Nomarski棱鏡和物鏡為*棱鏡和聚光光學(xué)系統(tǒng)中的透射光顯微鏡的輸入的光波的相同的功能。同樣地，收集從樣品表面反射的光由物鏡聚焦到利用Nomarski棱鏡干涉平面（共軛的物鏡的后側(cè)焦點(diǎn)面），類似的方式，在透射光中的這些組件的功能。

在圖2（a）和圖2（b）分別示出的光學(xué)路徑，既為整個(gè)波前字段和一個(gè)單一的離軸光線，在反射光中的DIC的顯微鏡。在每一種情況下，從偏振片的直線偏振光，由半反射鏡偏轉(zhuǎn)，并進(jìn)入位于后面的物鏡利用Nomarski棱鏡。剪切的波陣面聚焦的物鏡系統(tǒng)，洗澡是反映在一個(gè)扭曲的波陣面（圖2（a））或不透明的梯度（圖2（b））的檔案的形式返回到物鏡中的檢體的照明鏡頭前。正交波陣面之間產(chǎn)生的光程差，使一些重組光穿過分析儀，以形成DIC圖像。在圖2（b）中，請注意，顯微鏡的光學(xué)軸的距離相等的光線從表面反射的光入射在試件上的位移的軌跡。

用于用透射光工具使用的相同的方法，在制造中采用的反射光DIC的顯微鏡沃拉斯頓和利用Nomarski棱鏡。反射光的雙折射棱鏡是由兩個(gè)精密研磨和拋光的光學(xué)石英楔形板的形狀是相同的，但有不同的光軸的取向。在渥拉斯頓棱鏡中，膠合在一起的石英楔在斜邊與定位的光軸互相垂直的一個(gè)方向。相反，在利用Nomarski棱鏡，一個(gè)楔形的軸線是平行的平坦表面，而其他的楔的軸線傾斜的方向。作為幾何約束的結(jié)果，為渥拉斯頓棱鏡的干涉平面位于中心附近的石英楔（復(fù)合棱鏡內(nèi)）之間的接合處，但利用Nomarski棱鏡干涉平面定位在空間中的遠(yuǎn)程位置，棱鏡外本身。入射的直線偏振光的光的波（平行于光軸的顯微鏡）輸入渥拉斯頓或利用Nomarski棱鏡分成兩個(gè)互相垂直（正交）分量，稱 為普通和特殊的波，這具有相同的幅度（70.7％的原始極化波）和相干（提供，當(dāng)然，也是連貫的照明源）。為了產(chǎn)生正交分量具有相等的幅度，進(jìn)入利用Nomarski或渥拉斯頓棱鏡的直線偏振光的方向與電矢量的振動(dòng)方向定位在相對 于主要在上部楔形棱鏡的光軸成45度角。

正交的波陣面的角度分割或剪切發(fā)生在一個(gè)Wollaston棱鏡中的膠結(jié)石英楔之間的邊界，和波成為剪切角的角度定義為空間上分開的。在這個(gè)邊界，普通和特殊波交換身份和發(fā)散遠(yuǎn)離對方作為一個(gè)函數(shù)所經(jīng)歷的每一波，因?yàn)樗┰绞⒗忡R的折射率。剪切角和分離距離是恒定的整個(gè)面部的棱鏡的所有事件的波陣面，無論的入口點(diǎn)。波陣面的剪切的方向被定義由棱鏡剪切軸，在于渥拉斯頓棱鏡的平面和平行于光軸的低級石英楔部。利用Nomarski棱鏡，具有傾斜的光軸的楔產(chǎn)生的波陣面的剪切上面的石英空中接口，并負(fù)責(zé)定義剪切軸。

利用Nomarski和渥拉斯頓棱鏡不僅分離成兩個(gè)正交分量的直線偏振光，它們還產(chǎn)生一個(gè)在每個(gè)波前的相對相移（通常稱為光程差）相對于另一方。與輸入光束的剪切方向的位置變化而線性變化的波陣面之間的相移的程度。因此，可以橫向翻譯棱鏡沿著光軸的顯微鏡在剪切方向（在這個(gè)過程被稱為引入偏置相位差），使調(diào)整引入的正交波分量之間的光程差。以這種方式，在圖像中的相對強(qiáng)度的微調(diào)可以被操縱，以產(chǎn)生DIC的顯微鏡是那么廣為人知的**的陰影鑄外觀。圖像顯示，如果他們從一個(gè)非常斜的光源從單一方位照亮。

因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的渥拉斯頓棱鏡的干涉平面被定位在棱鏡的中央部，在約之間的中心線的兩個(gè)石英楔，它是很難適應(yīng)當(dāng)前棱鏡的設(shè)計(jì)，用于與標(biāo)準(zhǔn)的顯微鏡的物鏡，在反射光中的DIC的顯微鏡。該問題是因?yàn)槔忡R的干涉平面必須一致，并且重疊的物鏡，這往往在于以下的玻璃透鏡元件的內(nèi)螺紋安裝的后側(cè)焦點(diǎn)面。另一方面，外部利用Nomarski棱鏡的干涉平面位移，因?yàn)樗鼈兛梢远ㄎ灰欢尉嚯x（例如，在物鏡轉(zhuǎn)換器），仍然建立一個(gè)物鏡的后側(cè)焦點(diǎn)面之間的共軛關(guān)系，使它們適合用于使用顯微鏡物鏡的化合物棱鏡干涉平面。在DIC顯微鏡的反射光，利用Nomarski棱鏡是定向的，從而使干擾的平面垂直于顯微鏡的光軸（是物鏡的后側(cè)焦點(diǎn)面）。

普通和特殊的波陣面進(jìn)行試樣通過利用Nomarski棱鏡經(jīng)驗(yàn)的光學(xué)路徑差的大小取決于波的位置，因?yàn)樗M(jìn)入棱鏡。的波陣面后退出棱鏡，它們從后方進(jìn)入物鏡系統(tǒng)（作為照明聚光鏡），并聚焦到一個(gè)平行的軌跡投射到試樣前。的正交波陣面從水平，不透明的試樣的反射返回他們的物鏡，但前透鏡的相對側(cè)上，從光軸的距離相等（參見圖2（b））。由物鏡聚集的波都集中在利用Nomarski棱鏡干涉平面（同樣在下降途中的相反側(cè)）中的相移，這導(dǎo)致，正好抵消原來的差異產(chǎn)生的波前進(jìn)入物鏡。其結(jié)果是，入射波和反射波的結(jié)果，在取消的相對相位的位置交換，轉(zhuǎn)移在整個(gè)顯微鏡的光圈。此類型的系統(tǒng)被稱作是自補(bǔ)償，產(chǎn)生的圖像具有均勻的強(qiáng)度。可以補(bǔ)償?shù)姆瓷涔獾腄IC系統(tǒng)相比，透射光，其中兩個(gè)匹配的，但反轉(zhuǎn)，利用Nomarski或渥拉斯頓棱鏡用于剪切和重組光束。在透射光的配置，聚光鏡棱鏡（通常被稱為補(bǔ)償棱鏡）成像到在每一點(diǎn)上沿棱鏡的表面相匹配的物鏡棱鏡（為主體棱鏡），使光程差。因此，在透射光的配置，本金和補(bǔ)償棱鏡是分開的，而在反射光中的DIC的顯微鏡的主要棱鏡服務(wù)功能的補(bǔ)償棱鏡。

光波反射DIC的顯微鏡必須至少是適度的，以提供統(tǒng)一的補(bǔ)償，在整個(gè)波束寬度為兩個(gè)所需的穿過棱鏡準(zhǔn)直，以確保在試樣引入的道和反射邊界可以被檢測到的相位差。因?yàn)楣艿墓馐ㄟ^棱鏡的*個(gè)階段上所經(jīng)歷的相位差的反射光束的精確補(bǔ)償?shù)耐緩?，需要免費(fèi)的棱鏡部，通過沿 為了確保準(zhǔn)直的光束，必須正確地配置在顯微鏡科勒照明，以保證輸入波是平行的（或接近）于光軸。不善的準(zhǔn)直的輸入光束將導(dǎo)致不均勻跨棱鏡補(bǔ)償（和由此產(chǎn)生的圖像），并破壞了**的正交分量在每個(gè)圖像點(diǎn)之間的相位關(guān)系。

反光鏡下解剖

垂直照明反射光顯微鏡，包括各種形式的明，暗場，偏光，熒光，微分干涉對比的一個(gè)關(guān)鍵組成部分。的反射光（通常被稱為同軸，或軸）的大多數(shù)普遍的研究級顯微鏡照明器可以被添加到看臺(tái)上，由制造商提供。垂直照明器的主要功能是半相干，準(zhǔn)直的光波產(chǎn)生和直接的顯微鏡物鏡，隨后的后孔，到試樣表面上。物鏡收集的反射光波，然后前往在*透射光顯微鏡利用一個(gè)類似的途徑。的垂直照明燈的一個(gè)關(guān)鍵部件是一個(gè)部分反射平面鏡（以下簡稱為半透半反鏡 ;見圖3），光偏轉(zhuǎn)到垂直的成像元件在顯微鏡的光學(xué)列車旅客從水平方向的照明燈90度。半透半反鏡，這是在以45度的角度相對于照射器和顯微鏡光軸取向，也允許向上方行進(jìn)的光從物鏡通過不偏離的目鏡和相機(jī)系統(tǒng)。

多種成像應(yīng)用而設(shè)計(jì)的現(xiàn)代垂直照明通常包括一個(gè)聚光透鏡準(zhǔn)直系統(tǒng)和控制從光源。另外，這些發(fā)光體含有孔徑光闌和一個(gè)預(yù)聚焦，定心的視場光闌，使顯微鏡科勒照明（圖3）的操作。垂直照明也有眾多的插槽和開口插入光平衡和中性密度濾光片，偏光片，補(bǔ)償器，和熒光過濾器組合裝在立方體形框架。配置為與無限遠(yuǎn)校正的物鏡時(shí)，垂直照明裝置配備的管透鏡（參見圖1），將光線聚焦波轉(zhuǎn)換成中間像平面。鹵鎢燈和電弧放電lamphouses的都可以利用與垂直照明器（通常是可互換的），提供寬范圍的照度和光譜特性。

光源的反射光顯微鏡（包括DIC成像模式）的*流行的選擇是無處不在的鹵鎢燈，其特點(diǎn)是成本相對較低，使用壽命長。白熾燈鹵素?zé)暨m度明亮，但要求色彩平衡過濾器，以提高他們的數(shù)字成像和傳統(tǒng)的顯微攝影膠片色溫日光水平。另一種選擇，可在高放大倍率和非常低的偏置的遲緩值（光照強(qiáng)度是關(guān)鍵），75或150瓦的氙弧放電燈。氙氣燈的亮度在整個(gè)可見光光譜中，設(shè)有一個(gè)高層次，顏色，接近日光平衡所需的值的溫度下輸出。

當(dāng)鎢鹵或電弧放電燈的白光從用于DIC的顯微鏡在反射光的照射，地形的變化與試樣中的干涉條紋實(shí)際上可以在狹窄的彩虹圖案顯示各種顏色沿的功能相消干擾的表面上的稍微不同的位置。使用更窄的波長頻帶的照明在專門的應(yīng)用程序（例如，從激光發(fā)射的光），將產(chǎn)生一個(gè)設(shè)立的單一波長的干擾條紋的DIC圖像。這些條紋會(huì)更清晰，更明確的，并且它們的位置將不依賴于檢測器的光譜響應(yīng)。

如圖4中所示明，暗場中捕獲的一個(gè)微處理器集成電路的表面上鍵合線焊盤附近的區(qū)域的圖像，微分干涉對比使用垂直照明的照明和反射光。的明視場圖像（圖4（a）條）遭受從一個(gè)顯著缺乏對比度電路的細(xì)節(jié)，但提供了一個(gè)通用的總體特征的輪廓的表面上存在。暗場照明（圖4（b））揭示了比明場只是稍微更詳細(xì)地，但不暴露附近的垂直總線線（中央右手側(cè)的圖像），在左邊的鍵合焊盤的邊緣的不連續(xù)性。微分干涉對比圖像（圖4（c））產(chǎn)生一個(gè)更完整的分析的表面結(jié)構(gòu)，包括鍵合焊盤的顆粒質(zhì)地，從鍵合焊盤連接到總線線，在該電路的左側(cè)的許多精細(xì)的細(xì)節(jié)右側(cè)的圖像。

科勒照明的反射光顯微鏡依靠兩個(gè)變量隔膜定位于垂直照明。基本的系統(tǒng)被構(gòu)造為使得燈絲的圖像被聚焦的孔徑光闌上面的平面，它是共軛的物鏡（燈絲也可以同時(shí)觀察重點(diǎn)）的后側(cè)焦點(diǎn)面。甲視場光闌，以確定照明光束的寬度，被定位在相同的共軛面作為試樣的固定光闌的目鏡。孔徑光闌更接近光源，而視場光闌的物鏡（從透射照明采用相反的配置）。微分干涉對比特別取決于科勒照明，以確保遍歷利用Nomarski棱鏡波被準(zhǔn)直和均勻地分散于顯微鏡的光圈，以產(chǎn)生高的對比度水平。

在大部分的反射光顯微鏡，視場光闌，可以通過部分關(guān)閉光圈的定心螺釘或旋鈕相鄰的光圈開度控制桿通過一組翻譯的整個(gè)膜片的光學(xué)路徑中的中心。在實(shí)踐中，應(yīng)打開，直到它外面的視場或在膠片上或在數(shù)字圖像中被捕獲的區(qū)域的視場光闌。視場光闌的主要目的，是視場的大小來控制，模糊試片細(xì)節(jié)，以防止雜散光。結(jié)合與視場光闌，孔徑光闌確定的照明錐幾何形狀，因此，光的角度撞擊試樣從所有方位。可變光闌的大小可以是調(diào)制來調(diào)整標(biāo)本的對比，一般應(yīng)設(shè)置為一個(gè)大小是在60?80％的物鏡后孔。這樣的設(shè)置，提供*高的分辨率和可以接受的對比度之間的*佳折衷。

反射光DIC顯微鏡配置

微分干涉對比，因?yàn)榻M件必須精確匹配的光學(xué)系統(tǒng)，改造現(xiàn)有的反射光顯微鏡，在設(shè)計(jì)時(shí)沒有對DIC，是不希望的方法。相反，現(xiàn)在所有的主要的顯微鏡制造商提供工業(yè)和研究級顯微鏡配備垂直照明和必要的輔助光學(xué)組件（通常是銷售工具包），以裝備顯微鏡DIC觀察。微分干涉對比顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)，儀器設(shè)計(jì)幾種不同的方法已經(jīng)取得了進(jìn)入引進(jìn)偏見遲緩的兩個(gè)備選方案。

建立反射光DIC的傳統(tǒng)的方法是采用連接到一個(gè)移動(dòng)的滑架內(nèi)的矩形框（通常被稱為滑塊），適合進(jìn)入顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)上，上述的循環(huán)物鏡轉(zhuǎn)盤（圖5（a）和圖5 利用Nomarski棱鏡（b）段）。在本設(shè)計(jì)中，偏置相位差通過旋轉(zhuǎn)拇指輪，反過來，把利用Nomarski棱鏡來回橫向穿過顯微鏡光軸滑動(dòng)件的端部定位在被引入。一種替代技術(shù)，稱為德Sénarmont補(bǔ)償（參見圖6），利用單獨(dú)的固定棱鏡的每個(gè)物鏡（圖5的（d）），并與線性偏振器（圖5（c）的組合中的四分之一波長的相位差板），以引入正交的波陣面之間的光程差（偏置相位差）。

所有顯微鏡的設(shè)計(jì)，采用的垂直照明燈的反射光觀察患有從照明器在系統(tǒng)中的光學(xué)元件的表面的反射所產(chǎn)生的雜散光的問題。特別是，利用Nomarski棱鏡的上部和下部的平面表面產(chǎn)生惱人的反射，產(chǎn)生過多的眩光和降低圖像質(zhì)量可能會(huì)產(chǎn)生問題。為了對付這種效果，利用Nomarski棱鏡反射光顯微鏡設(shè)計(jì)制作，從而使干涉平面被定位在相對于棱鏡的剪切軸的角度（參見圖2（b）條）。當(dāng)干擾專門利用Nomarski棱鏡的平面被帶進(jìn)與物鏡通過其定位滑動(dòng)框架或固定外殼內(nèi)部的后側(cè)焦點(diǎn)面（垂直于顯微鏡的光學(xué)軸）重合，平坦的外楔面正在相對于軸向傾斜的照明通路（圖1，圖2（b），圖5（a））。其結(jié)果是，反射改行相差的半透半反鏡，試樣，目鏡，攝像系統(tǒng)，以便不會(huì)產(chǎn)生不利影響的圖像強(qiáng)度和對比度。

在現(xiàn)代顯微鏡，物鏡焦平面和在物鏡轉(zhuǎn)換器上的就座面之間的距離是一個(gè)恒定值，通常稱為齊焦距離。因此，一個(gè)單一的利用Nomarski棱鏡常?？梢员话惭b在一個(gè)固定的距離，從物鏡的座椅（后側(cè)焦點(diǎn)面）上的物鏡轉(zhuǎn)換器在一個(gè)滑塊幀，和服務(wù)的整個(gè)放大倍率范圍問候梁剪切和重組的職責(zé)。在某些情況下，特別是在較高的放大倍數(shù)，物鏡的后側(cè)焦點(diǎn)面的位置的變化，可以被容納的利用Nomarski棱鏡內(nèi)的滑動(dòng)件（圖5（a）和圖5（b）中示出）的軸向平移。這通常是用旋鈕或控制桿重新定位整個(gè)棱鏡組件的向上和向下沿顯微鏡光軸。利用一個(gè)單一的DIC棱鏡的反射光顯微鏡，通過顯微鏡光軸指輪橫向平移棱鏡，能夠引進(jìn)偏置遲緩。整個(gè)利用Nomarski棱鏡滑塊可以從光路中移除時(shí)，在顯微鏡用于其他成像模式（明場，偏光，暗場，熒光）。

顯微鏡配有一個(gè)單一的可翻譯的Nomarski棱鏡在物鏡轉(zhuǎn)換器只需要一個(gè)偏振器和分析器作為隨附的成分，以微分干涉對比成像模式下操作。通常是安裝在一起的偏振片用齒條與小齒輪或行星齒輪組成薄的矩形框，以使發(fā)送方位角可以旋轉(zhuǎn)360度，指輪。被引入到的視場光闌和通過垂直照明器中的一個(gè)插槽的半透半反鏡之間的光路上的偏振片幀。同樣，分析儀也可以被安置在一幀中，使透射軸的旋轉(zhuǎn)。分析器幀通常是放在插入插槽中，在物鏡轉(zhuǎn)換器或附近的垂直照明器的上部中的管透鏡。在某些情況下，無論是在分析儀或偏振器被安裝在一個(gè)固定的框架，不允許旋轉(zhuǎn)，但大多數(shù)顯微鏡能夠旋轉(zhuǎn)不透明試樣，為了補(bǔ)償傳輸中的至少一個(gè)偏振片的方位角為操作者提供吸收光。容納在滑塊幀中的偏振器和分析器，使操作人員可以方便地從光路的其他成像模式中刪除。當(dāng)偏振片保持在原位，并利用Nomarski棱鏡取出滑塊被配置為，在顯微鏡觀察中的偏振反射光模式。

偏置相位差引入的反射光DIC顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)的一種替代機(jī)制耦合去Sénarmont補(bǔ)償器中的固定位置利用Nomarski棱晶（圖圖5（c），圖5（d）和圖6中示出的垂直照明）的物鏡。在去Sénarmont配置中，每一個(gè)物鏡都配有專門設(shè)計(jì)與剪切距離這一物鏡的數(shù)值孔徑相匹配的個(gè)人利用Nomarski棱鏡。棱鏡粘到幀，并裝在一個(gè)防塵組件，安裝的物鏡和顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換器（圖5（D））之間。擰入利用Nomarski棱鏡殼體，然后將其固定到物鏡轉(zhuǎn)換器的物鏡。是用來移動(dòng)一個(gè)小的桿移入和移出的光學(xué)路徑（圖5（d）中的棱鏡位置桿）棱鏡幀。由于利用Nomarski棱鏡去SénarmontDIC顯微鏡配置所需的數(shù)量增加，這些配件比滑動(dòng)棱鏡在一個(gè)傳統(tǒng)的反射光利用Nomarski DIC顯微鏡相當(dāng)昂貴。

圖6給出的反射光DIC顯微鏡配備去Sénarmont補(bǔ)償?shù)墓鈱W(xué)列車。來自照明源的光由聚光透鏡聚焦，并通過光圈和視場光闌之前遇到線性偏振器的垂直照明。直接位于后面的偏振器中的光學(xué)路徑是固定到位置的快軸取向的東 - 西相對于顯微鏡幀為四分之一波長的相位差板。在一起，在偏振片和相位差板包括Sénarmont的補(bǔ)償器（圖5（c））。當(dāng)偏振器傳輸?shù)南辔徊畎宓脑谌énarmont補(bǔ)償器的快軸方位平行排列的直線偏振光從組件，在一個(gè)90度的角偏轉(zhuǎn)，由半透半反鏡垂直照射器進(jìn)入的通路的在顯微鏡的成像元件。

后偏振光波到達(dá)半透半反鏡被偏轉(zhuǎn)，顯微鏡光學(xué)列車的其余部分類似的方式反射光顯微鏡的傳統(tǒng)DIC。因此，直線偏振光透過的反射光顯微鏡上的向下行程，*次遇到的固定利用Nomarski棱鏡和棱鏡楔形件的幾何形狀被剪切。被聚焦后由物鏡元件和投射到不透明試樣，光被反射回的物鏡收斂在后側(cè)焦點(diǎn)面上的（與利用Nomarski棱鏡干涉平面重合）。上面的棱鏡干涉平面復(fù)合剪切的波陣面，并進(jìn)行分析儀，其中平行傳輸方位角的組件被傳遞到中間像平面。在圖像平面上，從分析儀上，以產(chǎn)生DIC圖像的過程中出現(xiàn)的波陣面之間的發(fā)生和相消干涉。

偏置相位差被引入到反射光SénarmontDIC系統(tǒng)簡單地通過旋轉(zhuǎn)的線性偏振器的垂直照明。通過旋轉(zhuǎn)偏振器的傳輸相對于相位差板的快軸的方位角，橢圓和圓偏振光具有正交的波陣面之間的光程差產(chǎn)生的。當(dāng)偏振器的軸旋轉(zhuǎn)到45度，在一個(gè)方向上，慣用右手的橢圓形或圓形偏振器的光的出現(xiàn)從去Sénarmont補(bǔ)償。在相反的方向旋轉(zhuǎn)偏振器產(chǎn)生具有左手系的旋轉(zhuǎn)意義上的橢圓形或圓形的波陣面。正交波陣面時(shí)，輸入的Nomarski棱鏡和整個(gè)面部的棱鏡剪切引入通過旋轉(zhuǎn)偏振器（在一個(gè)范圍內(nèi)的加或減二分之一波長）的光程差被進(jìn)一步復(fù)雜化。介紹在去Sénarmont補(bǔ)償器的光程差是物鏡利用Nomarski棱鏡翻譯跨在一個(gè)傳統(tǒng)的DIC顯微鏡配置的光路時(shí)的效果類似。

反射光的DIC標(biāo)本和圖片的特點(diǎn)

在反射光中的DIC的顯微鏡，由一個(gè)不透明的試樣產(chǎn)生的光程差依賴于該標(biāo)本的地形的幾何輪廓（表面浮雕）和相位延遲，剪切變形的正交波陣面由表面反射的結(jié)果。對于大多數(shù)的標(biāo)本與DIC成像，表面浮雕變化只在一個(gè)相對狹窄的范圍的限制（通常以納米或微米），因此，這些樣品可以與淺的光學(xué)路徑的幅度變化的梯度被認(rèn)為是基本持平在整個(gè)擴(kuò)展的表面。相位變化發(fā)生在反射邊界中存在的試樣，也產(chǎn)生和光程差，導(dǎo)致在DIC圖像的對比度增加。這些相位差異更容易找到在不同介質(zhì)之間的交界處，如金屬和合金，或鋁和金屬氧化物的半導(dǎo)體集成電路的區(qū)域中的晶界和相變。

反射光DIC的顯微鏡雖然已經(jīng)大量雇用審查金相試樣，在過去的幾年中，目前應(yīng)用*廣泛和*重要的是考試的半導(dǎo)體產(chǎn)品在制造過程中的質(zhì)量控制措施。事實(shí)上，現(xiàn)在大部分的廠家提供專為DIC，明場，暗場照明的積體電路晶圓檢查顯微鏡。DIC成像，使得技術(shù)人員能夠準(zhǔn)確地檢查大量的晶圓缺陷，沒有透露其他顯微鏡技術(shù)（如圖4所示）。晶片表面的幾何輪廓的微小變化會(huì)出現(xiàn)在陰影浮雕，并實(shí)現(xiàn)*大圖像對比度時(shí)，利用Nomarski棱鏡設(shè)置調(diào)整，以呈現(xiàn)中性灰色的背景顏色。

沿顯微鏡光軸當(dāng)利用Nomarski棱鏡翻譯在一個(gè)傳統(tǒng)的反射光DIC的配置，或偏振器是轉(zhuǎn)動(dòng)解Sénarmont儀器，被引入的光程差剪切的波陣面，它被添加到所創(chuàng)建的路徑差正交的波陣面從試樣表面的反射。*終的結(jié)果是使標(biāo)本圖像偽立體浮雕，增加光程差（表面浮雕或反射邊界）區(qū)域顯得更亮或更暗，表現(xiàn)出路徑長度減小出現(xiàn)反向。在試樣表面上的顯著特征出現(xiàn)類似升高的高原或凹陷的凹部，根據(jù)梯度方向或反射特性的。透射光DIC的情況不同，立體的外觀往往可以用作一個(gè)指標(biāo)，實(shí)際試樣的幾何形狀，在真實(shí)的地形特征也相梯度變化的網(wǎng)站。

的陰影鑄造方向是存在于幾乎每一個(gè)相位差偏置后的光學(xué)系統(tǒng)已被引入，產(chǎn)生的反射光DIC的顯微鏡圖像。此外，光學(xué)剪切方向是明顯的，可以被定義為連接的*高和*低亮度值的圖像顯示區(qū)域的軸線。表面特征變得明顯區(qū)分因?yàn)殛幱暗姆较蛲桥まD(zhuǎn)試樣的詳細(xì)信息，具有無論是較高或較低的比周圍表面的地形剖面。由于利用Nomarski棱鏡設(shè)計(jì)和其他限制，涉及用于DIC的顯微鏡的反射光的波陣面取向的剪切軸是固定的，軸方向不能改變，以影響通過一個(gè)簡單的設(shè)置在顯微鏡標(biāo)本的對比。但是，剪切的波陣面的相對相位之間的相位差是可以逆轉(zhuǎn)的搬遷利用Nomarski棱鏡，顯微鏡光軸的一側(cè)的另一個(gè)（從負(fù)到正，或反之亦然）的轉(zhuǎn)移偏置相位差值。可以完成同樣的機(jī)動(dòng)旋轉(zhuǎn)偏振器到相應(yīng)的負(fù)值上解Sénarmont補(bǔ)償。當(dāng)相位延遲剛才所描述的改變，亮暗圖像邊緣的方向扭轉(zhuǎn)180度。

反射光DIC圖像取向的影響

正如上面所討論的，反射光DIC圖像本身賦予具有明顯的方位角的效果，這是利用Nomarski光束分離棱鏡相對于顯微鏡的光學(xué)軸與偏振片的非對稱取向的結(jié)果。其結(jié)果是，許多不透明的標(biāo)本成像在微分干涉對比有一個(gè)先決條件，以實(shí)現(xiàn)*大對比度（平行或垂直于剪切軸）試料旋轉(zhuǎn)時(shí)，限制自由取向限制。高度有序的半導(dǎo)體有無數(shù)的擴(kuò)展，線性區(qū)域緊密間隔的周期性結(jié)構(gòu)混合，這一點(diǎn)尤為重要。

方位對比效果，可以用來反射光微分干涉對比顯微鏡裝備優(yōu)勢，通過一個(gè)360度旋轉(zhuǎn)的圓形舞臺(tái)。在偏振光顯微鏡的一個(gè)基本要素，循環(huán)階段相對于剪切軸，以便*大化或*小化對選定的試樣特性的對比效果，使操作者能轉(zhuǎn)動(dòng)試樣。對比度在反射光中的DIC的顯微鏡沿剪切方向延伸的線性相位標(biāo)本達(dá)到一個(gè)*低水平，但顯著通過旋轉(zhuǎn)90度的階段，可以是多種多樣的。非線形冶金標(biāo)本，如鑲嵌晶粒間界，線，非晶合金，結(jié)晶球晶，不顯示顯著的方位的影響，在反射光中的DIC，通?？稍诟鱾€(gè)方向上令人滿意的成像。

圖7中給出的兩個(gè)半導(dǎo)體集成電路的試樣，每一個(gè)具有顯著量的周期性，但顯示了高度的不對稱時(shí)，成像在反射光中DIC。圖7（a）和7（b）示出微處理器靠近焊墊環(huán)，其中包含了大量的總線線，接合線片和寄存器的算術(shù)邏輯單元的相同區(qū)域。當(dāng)電路被定位焊盤面向垂直長軸與剪切軸（西北向東南為圖7中的所有圖像），中央梯形區(qū)域的公交線路變得很暗，幾乎絕跡（圖7（ a）條），失去了幾乎所有可識別的細(xì)節(jié)。旋轉(zhuǎn)90度（圖7（b））的集成電路，突出中央梯形總線結(jié)構(gòu)，但會(huì)導(dǎo)致相鄰的區(qū)域失去對比度。為了捕獲該集成電路的表面上存在的所有的細(xì)節(jié)，*佳的方向是細(xì)長的總線結(jié)構(gòu)在顯微鏡剪切軸以45度的角度定位。

幾個(gè)掩模對準(zhǔn)標(biāo)記的圖像示于圖7（c）中提出的半導(dǎo)體表面。標(biāo)記已經(jīng)被放置在一個(gè)金屬的鍵合焊盤，而另一個(gè)由光滑的金屬氧化物表面上。這兩個(gè)標(biāo)記包含八條線，同樣以45度的間隔隔開，并且具有相同的長度。請注意，取向平行于剪切軸的線是非常暗的標(biāo)記在金屬氧化物表面上休息，同時(shí)鍵合焊盤標(biāo)記的左上角線幾乎看不見。面向垂直標(biāo)記線（東北 - 西南）剪切軸更明亮，更為可見的比具有其它方位的線，，雖然平行和垂直的圖像邊界線是清晰可見的。

在反射光DIC的顯微鏡圖像對比度和試樣取向之間的相關(guān)性，往往可以利用優(yōu)勢在擴(kuò)展線性結(jié)構(gòu)（特別是在半導(dǎo)體檢測）的調(diào)查。通過在幾個(gè)方位的捕捉圖像，DIC的顯微鏡往往能提出一個(gè)明確的表示復(fù)雜的形態(tài)存在于許多擴(kuò)展，線性標(biāo)本。此外，當(dāng)被耦合到特定方位的成像光學(xué)切片方法，反射光DIC顯微鏡通?？梢园l(fā)現(xiàn)的功能，是困難的或不可能的，以區(qū)別于使用的替代技術(shù)。

光學(xué)反射光DIC染色

DIC的顯微鏡在反射光中的剪切的波陣面的偏置之間的相位差可以被操縱，通過使用補(bǔ)償板，例如一階板（通常稱為全波或一階紅色）具有等于全波長的相位差值在可見光光譜的綠色區(qū)域中（550納米）。補(bǔ)償板賦予更大的控制，用于調(diào)節(jié)有關(guān)的背景強(qiáng)度和顏色值中的試片細(xì)節(jié)的對比度，也使正交的波陣面之間的偏差值的更精確地調(diào)整。這些雙折射元件也經(jīng)常采用光學(xué)不透明的標(biāo)本的染色，通常呈現(xiàn)在有限范圍內(nèi)的灰度值。

光學(xué)染色來完成，或通過插入一個(gè)全波補(bǔ)償器后面在解Sénarmont配置的四分之一波長的相位差板可以通過翻譯整個(gè)由一個(gè)顯著的距離*大消光的光學(xué)路徑的利用Nomarski棱鏡。可觀察到干涉色的全范圍的試片細(xì)節(jié)時(shí)，利用Nomarski棱鏡翻譯極端范圍，或偏振器是與日的Sénarmont補(bǔ)償耦合到一個(gè)全波片的旋轉(zhuǎn)。與補(bǔ)償器代替，背景出現(xiàn)的品紅色的顏色，而圖像的對比度，在將顯示在牛頓的干涉色譜的一階的黃色和二階藍(lán)色。在這些條件下，小的變化獲得偏置遲緩的翻譯的諾馬斯基棱鏡（或旋轉(zhuǎn)偏光鏡在一個(gè)Sénarmont補(bǔ)償），有大型和小型的表面浮雕和反射相位梯度結(jié)構(gòu)中觀察到的干涉色產(chǎn)生快速變化。

圖8所示的三個(gè)樣品在反射光中的DIC成像用一個(gè)全波的相位差板插入后面的固定棱鏡的顯微鏡配置中去Sénarmont補(bǔ)償。圖8（a）顯示在一個(gè)高的溫度在攝氏950度的溫度下生長的無定形的磁通的*導(dǎo)陶瓷的單晶的表面缺陷。雖然在晶體的孿晶缺陷是難以辨別不應(yīng)用光的染色技術(shù)的情況下，這些結(jié)晶的事故變得相當(dāng)明顯，當(dāng)相位差板的安裝時(shí)，表現(xiàn)出顯著的干涉色的波動(dòng)。同樣，在磁性薄膜的粘合失效時(shí)，清楚地成像光學(xué)染色技術(shù)的采用，在反射光中DIC（圖8（b））。分離成像點(diǎn)在電影中出現(xiàn)的壯觀的救濟(jì)，如皺紋，當(dāng)觀察到白光干涉條紋所包圍。*后，公交線路的詳細(xì)信息在圖8（C）的集成電路表面上形成了鮮明的色彩對比中脫穎而出。寬的頻譜差的色彩效果是可能的DIC的顯微鏡在反射光中的集成電路，是根據(jù)一些因素，包括存在或不存在，四氮化三硅或聚酰亞胺的保護(hù)涂層，制造材料之間的相位關(guān)系，特征線寬制造工藝。

雖然光學(xué)染色也可以在透射光DIC，效果更為有用的反射光的技術(shù)，尤其是當(dāng)檢查平的，平面的標(biāo)本，如集成電路，具有表面浮雕限于相對窄的范圍內(nèi)變化。與此相反的透明的標(biāo)本成像的透射光，在不透明的標(biāo)本的表面浮雕是相當(dāng)于幾何厚度。此外，本地化的相位延遲的差異從一個(gè)不透明的表面入射的光反射后，可以比作與透射光試樣經(jīng)歷的折射率變化。對于許多應(yīng)用程序在反射光DIC，標(biāo)本的細(xì)節(jié)經(jīng)常疊加在同質(zhì)化階段的背景下，一個(gè)因素，極大地受益于通過光學(xué)染色對比度增強(qiáng)技術(shù)（干擾）。成像透射光DIC是*優(yōu)的薄的透明的標(biāo)本，可以有效地利用的范圍，在該范圍內(nèi)的光染色是相當(dāng)小的（有限的幾個(gè)組分的波長），使這種技術(shù)僅用于較厚的標(biāo)本。

光學(xué)切片反射光DIC

把握大物鏡的數(shù)值孔徑值在反射光DIC顯微鏡的能力，能夠從一個(gè)集中的形象，明顯淺光學(xué)部分的創(chuàng)作。該技術(shù)沒有發(fā)生在光學(xué)架飛機(jī)從焦點(diǎn)中刪除從明亮區(qū)域的混亂和分散的強(qiáng)度波動(dòng)，產(chǎn)生清晰的圖像，有顯著的表面浮雕從一個(gè)復(fù)雜的三維不透明標(biāo)本切片整齊。此屬性通常以*小的干擾，從模糊的焦平面上的上方和下方的結(jié)構(gòu)，取得清晰的光學(xué)部分的表面上的集成電路的個(gè)別功能。

在反射光顯微鏡中，垂直照明孔徑光闌的圖像的對比度和分辨率定義中起著重要作用。減小光圈的大小增加的表觀深度字段和整體圖像的清晰度，同時(shí)，產(chǎn)生增強(qiáng)的對比度。但是，如果隔膜被關(guān)閉太多，衍射工件變得顯而易見，圖像強(qiáng)度顯著降低，犧牲分辨率。通常情況下，的*佳孔徑光闌設(shè)置是準(zhǔn)確地使標(biāo)本細(xì)節(jié)在足夠的對比度和保留圖像分鐘功能所必需的分辨率，而在同一時(shí)間避免衍射工件的之間的一種折衷。

該系列的高倍率DIC圖像圖9中示出在相同的視場重疊的表面結(jié)構(gòu)的三個(gè)獨(dú)立的焦平面上的一個(gè)典型的集成電路。在明或暗場照明，經(jīng)常觀察這些結(jié)構(gòu)合并在一起，并且嘗試特定的表面細(xì)節(jié)圖像時(shí)，會(huì)變得相當(dāng)混亂。圖9（a）揭示了一些金屬氧化物的上表面上的集成電路，包括通孔（微型垂直層之間的連接）和總線的一部分的終端。再聚焦顯微鏡測微計(jì)的零點(diǎn)幾更深公開了許多連接的電路在中心區(qū)域（圖9（b））。還到更遠(yuǎn)的電路，應(yīng)用于以上的純硅附近的*層，是一個(gè)系列的金屬氧化物線點(diǎn)綴著的有序數(shù)組通過連接（圖9（c）條）。DIC的顯微鏡的反射光的光學(xué)切片能力清楚地表明由客戶特定的圖像的焦平面的表面上的這種復(fù)雜的集成電路。

結(jié)論

反射和透射光的微分干涉顯微鏡的一個(gè)基本特征是兩個(gè)正交的波陣面的剪切組件，要么通過或反射從試樣，僅由組分的千分尺（剪切的距離），這是遠(yuǎn)小于分離的物鏡的分辨率。對于觀察者，它是看不出來，目鏡觀察得到的圖像是由這兩個(gè)疊加的組件，因?yàn)樗鼈兊姆蛛x是太分鐘要解決的顯微鏡。然而，圖像中的每個(gè)點(diǎn)是來自于源自在試樣上的相鄰點(diǎn)的兩個(gè)緊密間隔和重疊的艾里磁盤，每個(gè)磁盤有一個(gè)到其各自的檢體誘導(dǎo)的光程差相對應(yīng)的強(qiáng)度。被描述為圖像的對比度差，因?yàn)樗窃谠嚇颖砻娴墓饴诽荻鹊暮瘮?shù)，陡峭的梯度，產(chǎn)生更大的反差。

在反射光DIC的顯微鏡觀察的主要候選對象包括各種各樣的金相試樣，礦物，金屬，合金，金屬，半導(dǎo)體，眼鏡，聚合物，復(fù)合材料。高分辨率所提供的技術(shù)已被用來確定標(biāo)本的細(xì)節(jié)只有幾納米大小。例如，只有大約30-40納米高的碳化硅晶體的的螺旋生長錯(cuò)位模式可以拍攝高浮雕，而已經(jīng)成功地觀察到約200納米厚的薄膜單色黃色鈉燈。相變和再結(jié)晶過程，可以在反射光中的DIC，以及玻璃和聚合物的表面上的微小的細(xì)節(jié)檢查。

雖然僅限于工業(yè)應(yīng)用主要是工具，反射光微分干涉對比顯微鏡是一種**的技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域確立。每年制造的計(jì)算機(jī)芯片元件的數(shù)百萬倚重反射光DIC確保質(zhì)量控制和防止故障的電路，一旦他們已安裝。由于檢查集成電路的技術(shù)人員花了無數(shù)個(gè)小時(shí)，現(xiàn)在仔細(xì)顯微鏡制造商將注意力轉(zhuǎn)向新的設(shè)計(jì)符合人體工程學(xué)的考慮反射光的儀器。其結(jié)果無疑將是高度精煉的顯微鏡，產(chǎn)生極好的DIC圖像，同時(shí)*大限度地降低運(yùn)營商必須長時(shí)間反復(fù)檢查相同的標(biāo)本所經(jīng)歷的不適和神經(jīng)肌肉疾病。