超景深显微镜技术：拓展微观形貌表征分析新维度

微观结构的精确测量是实现材料性能优化和器件功能提升的核心，超景深显微镜技术以其在测量中的高精度和高景深特性，为材料科学界提供了一种新的分析工具，用以精确解析微观世界的复杂结构。美能光子湾将带您了解超景深显微镜的成像机制以及工作原理，并展示其在各领域的实际应用。

Part.01

超景深显微镜

超景深显微镜是指一种利用激光束进行三维成像的高级显微镜。

超景深显微镜的原理包括两个方面：

一是光学装置的设计，二是图像处理技术的应用。

在光学设计方面，超景深显微镜采用了高数值的物镜和光阑，通过调节光源的光斑大小和光阑的位置，使光线在不同深度处的聚焦度不同，从而实现超景深效果。在图像处理方面，超景深显微镜通过数学算法将不同深度处的图像进行拼合，已获得清晰的立体图像。

传统光学显微镜由于景深浅，往往只能放大倍率进行平面的二维观察，对于立体物体，偏出景深范围的区域则会存在离焦现象，无法构建精准的3D图像。超景深显微镜与其相比，能够穿透样本的厚度，显示出在靠近和离远镜片表面深度处的具体信息。区别在于使用了像干涉条纹显微镜和相移干涉显微镜等设备，同时通过计算机控制实现三维成像。

Part.02

变焦物镜的特点

变焦物镜是一种可以改变焦距的镜头，它允许用户在不更换镜头的情况下调整拍摄视角和放大倍数。这种镜头内置了机械结构，使得用户可以通过改变透镜之间的间距进行调节，从而实现从广角到长焦的连续变化。

变焦物镜结构-焦距的变化原理图

Part.03

变焦物镜的性能——景深

当用透镜观察物体时，物体在透镜的聚焦位置时观察得非常清楚。尽管物体和透镜之间的距离有微小的改变，在一个容差区域中还是能清楚地观察物体的。物体被聚焦的这段容差就被称之为“景深”。当使用景深较大的透镜时,可以精确快速地观察整个凹凸不平的物体。

超景深显微镜工作原理

容差较大的透镜景深也较大，容差较小的景深就较小。对于显微镜来说景深越大越好，景深越大在观察高低不平整的物体表面时，能够得到更好更立体的清晰度画面。景深大,可以看到被检物体的全层，而景深小，则只能看到被检物体的一个薄层。

景深随数值孔径和物镜的放大倍率而变化，在某些情况下，高数值孔径系统（通常具有更高的放大倍率）比低数值孔径系统具有更深的焦深，即使景深更小。在高倍率下聚焦产生的小误差不像在低倍率物镜下聚焦产生的小误差那么严重。下图表给出了一系列物镜随着数值孔径和放大倍率的增大，中间像面的景深和像深的计算变化。

景深和图像深度随物镜孔径变化表

总结可得出：
数值孔径：数值孔径越大，景深越小；数值孔径越小，景深越大。

镜头工作距离：镜头离样品越近，景深越小；镜头离样品越远，景深越大。

放大倍数：放大倍数越大，景深越小；放大倍数越小，景深越大。

Part.04

超景深显微镜应用范围

超景深显微镜具有景深大、分辨率大等特点。超景深显微镜可连续变倍，它的物镜超出普通显微镜的镜头，能够对很长一段距离内的物体清晰成像，还可以进行3d形貌成像、粒径测量、高度测量、宽度测量。主要应用于表面微观形貌的观察、测量和分析，在多个领域有着广泛的应用，包括半导体、材料科学、生命科学、医学等领域。

ME-UD6300

美能光子湾超景深显微镜

美能光子湾超景深显微镜是一款用于对各种精密器件及材料表面进行亚微米级测量的检测仪器。与传统的光学显微镜不同，该设备拥有更大的景深、更广的视野、更高的放大倍率、更全的观测角度，足以应对各种极具挑战的观测场景。

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在微观世界的探索中，每一次技术的飞跃都为我们揭开自然奥秘的神秘面纱提供了新的工具。超景深显微镜的应用范围广泛，从材料科学的表面微观形貌观察到生命科学中的细胞结构分析，再到医学领域的精确诊断，它的高景深和高分辨率特性使其成为多个领域不可或缺的工具。美能光子湾，作为这一领域的先行者，将继续推动超景深显微镜技术的发展，为科学研究和技术创新提供更强大的支持。