防水型光谱共焦常用解决方案

光谱共焦技术是一种高精度、非接触的光学测量技术，将轴向距离与波长的对应关系建立了一套编码规则。作为一种亚微米级、迅速精确测量的传感器，基于光谱共焦技术的传感器已广应用于表面微观形状 、厚度测量 、位移测量、在线监控和过程管控等工业测量领域。随着光谱共焦传感技术的不断发展，它在微电子、线宽测量、纳米测试、超精密几何量测量和其他领域的应用将会更加广。光谱共焦技术是在共焦显微术基础上发展而来，无需轴向扫描，可以直接利用波长对应轴向距离信息，大幅提高测量速度。光谱共焦技术可以实现对样品内部结构的观察和分析。防水型光谱共焦常用解决方案

表面粗糙度是指零件在加工过程中由于不同的加工方法、机床与刀具的精度、振动及磨损等因素在工件加工表面上形成的具有较小间距和较小峰谷的微观水平状况，是表面质量的一个重要衡量指标，关系零件的磨损、密封、润滑、疲劳、研和等机械性能。表面粗糙度测量主要可分为接触式测量和非接触式测量。触针式接触测量容易划伤测量表面、针尖易磨损、测量效率低、不能测复杂表面，而非接触测量相对而言可以实现非接触、高效、在线实时测量，而成为未来粗糙度测量的发展方向。目前常用的非接触法主要有干涉法、散斑法、散射法、聚焦法等。而其中聚焦法较为简单实用。采用光谱共焦位移传感器，搭建了一套简易的测量装置，对膜式燃气表的阀盖粗糙度进行了非接触的测量，以此来判断阀盖密封性合格与否，取得了一定的效果。基于光谱共焦传感器，利用其搭建的二维纳米测量定位装置对粗糙度样块进行表面粗糙度的非接触测量，并对测量结果进行不确定评定 ，得到 U95 为 13.9%。小型光谱共焦按需定制激光位移传感器在微位移测量领域具有广泛应用。

高像素传感器的设计取决于对焦水平和图像室内空间NA的要求。同时，在光谱共焦位移传感器中，屏幕分辨率通常采用全半宽来进行精确测量。高NA可以降低半宽，提高分辨率。因此，在设计超色差摄像镜头时，需要尽可能提高NA。高图像室内空间NA可以提高传感器系统的灯源使用率，并允许待测表面在相对大的角度或某些方向上倾斜。但是，同时提高NA也会导致球差扩大，并增加电子光学设计的优化难度。传感器的检测范围主要取决于超色差镜片的纵向色差。因为光谱仪在各个波长的像素应该是一致的 ，如果纵向色差与波长之间存在离散系统，这种离散系统也会对传感器的像素或灵敏度在不同波长上造成较大的差别，从而损害传感器的特性。通过使用自然散射的玻璃或者衍射光学元件(DOE)可以形成足够强的色差。然而，制造难度和成本相对较高，且在可见光范围内透射损耗也非常高。

采用对比测试方法，首先对基于白光共焦光谱技术的靶丸外表面轮廓测量精度进行了考核，图5(a)是靶丸外表面轮廓的原子力显微镜轮廓仪和白光共焦光谱轮廓仪的测量曲线。为了便于比较，将原子力显微镜轮廓仪的测量数据进行了偏移。从图中可以看出，二者的低阶轮廓整体相似，局部的轮廓信息存在一定的偏差 ，原因在于二者在靶丸赤道附近的精确测量圆周轮廓结果不一致;此外，白光共焦光谱的信噪比较原子力低，这表明白光共焦光谱适用于靶丸表面低阶的轮廓误差的测量。图5(b)是靶丸外表面轮廓原子力显微镜轮廓仪测量数据和白光共焦光谱轮廓仪测量数据的功率谱曲线，从图中可以看出，在模数低于100的功率谱范围内，两种方法的测量结果一致性较好，当模数大于100时，白光共焦光谱的测量数据大于原子力显微镜的测量数据，这也反应了白光共焦光谱仪在高频段测量数据信噪比相对较差的特点。由于光谱传感器Z向分辨率比原子力低一个量级，同时，受环境振动、光谱仪采样率及样品表面散射光等因素的影响，共焦光谱检测数据高频随机噪声可达100nm左右。光谱共焦技术的研究和应用将推动中国科技事业的发展；

光谱共焦位移传感器可以嵌入2D扫描系统进行测量，提供有关负载表面形貌的2D和高度测量数据。它的创新原理使传感器能够直接透过透明工件的前后表面进行厚度测量，并且只需要使用一个传感器从工件的一侧进行测量。相较于三角反射原理的激光位移传感器，因采用同轴光，所以光谱共焦位移传感器可以更有效地测量弧形工件的厚度。该传感器采样频率高，体积小，且带有便捷的数据接口，因此很容易集成到在线生产和检测设备中 实现线上检测。由于采用超高的采样频率和超高的精度，该传感器可以对震动物体进行测量，同时采用无触碰设计，避免了测量过程中对震动物体的干扰，也可以对复杂区域进行详细的测量和分析 。光谱共焦位移传感器采用的是非接触式测量方式，可以避免传统测量方式中的接触误差。常用光谱共焦

光谱共焦位移传感器在微机电系统、医学、材料科学等领域中有着广泛的应用。防水型光谱共焦常用解决方案

线性色散设计的光谱共焦测量技术是一种利用光谱信息进行空间分辨的光学技术。该技术利用传统共焦显微镜中的探测光路，再加入一个光栅分光镜或干涉仪等光谱仪器，实现对样品的空间和光谱信息的同时采集和处理。该技术的主要特点在于，采用具有线性色散特性的透镜组合，将样品扫描后产生的信号分离出来，利用光度计或CCD相机等进行信号的测量和分析，以获得高分辨率的空间和光谱数据。利用该技术我们可以获得材料表面形貌和属性的具体信息，如化学成分，应变、电流和磁场等信息等。与传统的共焦显微技术相比，线性色散设计的光谱共焦测量技术具有更高的数据采集效率和空间分辨能力，对一些材料的表征更为准确，也有更好的适应性和可扩展性，适用于材料科学、生物医学、纳米科技等领域的研究。但需要指出的是，由于其透镜组合和光谱仪器的加入 ，该技术的成本相对较高，也需要更强的光学原理和数据分析能力支持，因此在使用前需要认真评估和优化实验设计。防水型光谱共焦常用解决方案