Определение оптических толщин слоистых объектов по интерференционным цветам изображений в микроскопии белого света

Определение оптических толщин слоистых объектов по интерференционным цветам изображений в микроскопии белого света

Автор: Дьяченко Антон Андреевич, Рябухо Владимир Петрович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 5 т.41, 2017 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрены закономерности формирования цветных интерференционных картин однослойных тонких фазовых объектов в оптической микроскопии при использовании полихроматического излучения. Получены выражения для распределения интенсивности интерференционного поля изображения с учетом спектральных свойств излучения. Разработан алгоритм компьютерного расчета и формирования цветных интерференционных изображений в белом свете в зависимости от оптической толщины слоистого объекта в рамках цветовой модели RGB. Представлены результаты моделирования изображений, показаны изменения в цвете и структуре интерференционной картины при варьировании параметров оптической системы микроскопа, формы, размеров и оптических свойств объекта. Показана возможность определения оптической толщины слоя объекта путем численного сравнения интерференционных цветов, получаемых в численном и натурном экспериментах.

Еще

Оптическая микроскопия, цифровая обработка изображений, интерференционные изображения, когерентность, интерференционный цвет, тонкие пленки

Короткий адрес: https://sciup.org/140228659

IDR: 140228659   |   DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-5-670-679

Список литературы Определение оптических толщин слоистых объектов по интерференционным цветам изображений в микроскопии белого света

  • Розенберг, Г.В. Интерференционная микроскопия/Г.В. Розенберг//Успехи физических наук. -1953. -Вып. 50, № 6. -С. 271-302. - DOI: 10.3367/UFNr.0050.195306d.0271
  • Марешаль, А. Структура оптического изображения. Дифракционная теория и влияние когерентности света/А. Марешаль, М. Франсон. -пер. с франц. -М.: Мир, 1964. -295 с.
  • Hariharan, P. Optical interferometry/P. Hariharan. -2nd ed. -Amsterdam, Boston: Academic Press, 2003. -351 p. -ISBN: 978-0-12-311630-7.
  • Вишняков, Г.Н. Интерференционная микроскопия субнанометрового разрешения по глубине. Экспериментальные исследования/Г.Н. Вишняков, Г.Г. Левин, В.Л. Минаев, И.Ю. Цельмина//Оптика и спектроскопия. -2014. -Т. 116, № 1. -С. 170-176.
  • Игнатьев, П.С. Лазерная модуляционная интерференционная микроскопия как средство контроля формы и шероховатости оптических поверхностей/П.С. Игнатьев, Л.С. Кольнер, К.В. Индукаев, В.И. Телешевский//Измерительная техника. -2015. -№ 7. -С. 32-35.
  • De Groot, P. Principles of interference microscopy for the measurement of surface topography/P. de Groot//Advanced in Optics and Photonics -2015 -Vol. 7, Issue 1 -P. 1-65. - DOI: 10.1364/AOP.7.000001
  • Борн, М. Основы оптики/М. Борн, Э. Вольф//М.: Наука, 1973. -720 с.
  • Каленков, Г.С. Гиперспектральная голографическая фурье-микроскопия/Г.С. Каленков, С.Г. Каленков, А.Е. Штанько//Квантовая электроника. -2015. -Т. 45, № 4. -С. 333-338.
  • Лычагов, В.В. Низкокогерентная интерферометрия слоистых структур в полихроматическом свете с цифровой записью и обработкой интерферограмм/В.В. Лычагов, В.П. Рябухо, А.Л. Кальянов, И.В. Смирнов//Компьютерная оптика. -2010. -Т. 34, № 4. -С. 511-524.
  • Yu, X. Review of digital holographic microscopy for three-dimensional profiling and tracking/X. Yu, J. Hong, C. Liu, M.K. Kim//Optical engineering. -2014. -Vol. 53(11), -112306. - DOI: 10.1117/1.OE.53.11.112306
  • Optical inspection of microsystems/ed. by W. Osten. -Boca Raton, London, New York: Taylor & Francis Group, 2007. -503 p. -ISBN: 978-0-8493-3682-9.
  • Abdulhalim, I. Multiple interference and spatial frequencies' effect on the application of frequency-domain optical coherence tomography to thin films' metrology/I. Abdulhalim, R. Dadon//Measurement Science and Technology. -2009 -Vol. 20, Issue 1. -015108. - DOI: 10.1088/0957-0233/20/1/015108
  • Handbook of full-field optical coherence microscopy. Technology and applications/ed. by A. Dubois. -Singapore: Pan Stanford Publishing Pte. Ltd., 2016. -790 p. -ISBN: 978-9-8146-6916-0.
  • Bhaduri, B. Diffraction phase microscopy with white light/B. Bhaduri, H. Pham, M. Mir, G. Popescu//Optics Letters. -2012. -Vol. 37, Issue 6. -P. 1094-1096. - DOI: 10.1364/OL.37.001094
  • Handbook of biological confocal microscopy/ed. by J.E. Pawley. -3rd ed. -Berlin: Springer, 2006. -985 p. -ISBN: 978-0-387-25921-5.
  • Kim, S-W. Thickness-profile measurement of transparent thin-film layers by white-light scanning interferometry/S.-W. Kim, G.-H. Kim//Applied Optics. -1999. -Vol. 38, Issue 28. -P. 5968-5973. - DOI: 10.1364/AO.38.005968
  • Parthasarathy, S. A color vision system for film thickness determination/S. Parthasarathy, D. Wolf, E. Hu, S. Hackwood, G. Beni//Proceedings of 1987 IEEE Conference on Robotics and Automation. -1987. -P. 515-519.
  • Muller, R.H. Optimum angle of incidence for observing thin-film interference colors/R.H. Muller, M.L. Sand//Applied Optics. -1987. -Vol. 26, Issue 24. -P. 5211-5220. - DOI: 10.1364/AO.26.005211
  • Birnie, D. Optical video interpretation of interference colors from thin transparent films on silicon/D. Birnie//Materials Letters. -2004. -Vol. 58, Issue 22-23. -P. 2795-2800.
  • Kitagawa, K. Thin-film thickness profile measurement by three-wavelength interference color analysis/K. Kitagawa//Applied Optics. -2013. -Vol. 52, Issue 10. -P. 1998-2007. - DOI: 10.1364/AO.52.001998
  • Hartl, M. Computer-aided evaluation of chromatic interferograms/M. Hartl, I. Křupka, R. Poliščuk, M. Liška//Journal of WSCG. -1997. -Vol. 5, No. 1-3. -P. 163-172.
  • Hyvarinen, T.S. Direct sight imaging spectrograph: a unique add-on component brings spectral imaging to industrial applications/T.S. Hyvarinen, E. Herrala, A. Dall'Ava//Proceedings of SPIE. -1998. -Vol. 3302. -P. 165-175. - DOI: 10.1117/12.304581
  • Jin, G. Imaging ellipsometry revisited: developments for visualization of thin transparent layers on silicon substrates/G. Jin, R. Jansson, H. Arwin//Review of Scientific Instruments. -1996. -Vol. 67. -P. 2930-2936. - DOI: 10.1063/1.1147074
  • Александров, А.Я. Поляризационно-оптические методы механики деформированного тела/А.Я. Александров, М.Х. Ахметзянов. -М.: Наука, 1973. -576 с.
  • Ryabukho, V.P. Wiener-Khintchin theorem for spatial coherence of optical wave field/V.P. Ryabukho, D.V. Lyakin, A.A. Grebenyuk, S.S. Klykov//Journal of Optics. -2013. -Vol. 15, Issue 2. -025405 (11 p.). - DOI: 10.1088/2040-8978/15/2/025405
  • Лякин, Д.В. Продольные корреляционные свойства оптического поля с широкими угловым и частотным спектрами и их проявление в интерференционной микроскопии/Д.В. Лякин, В.П. Рябухо//Квантовая электроника. -2013. -Т. 43, № 10. -С. 949-957.
  • Лякин, Д.В. Взаимная пространственно-временная когерентность оптических полей в интерферометре с амплитудным делением/Д.В. Лякин, П.В. Рябухо, В.П. Рябухо//Оптика и спектроскопия. -2017. -Т. 122, № 2. -С. 336-345. - DOI: 10.7868/S0030403417020179
  • Бирюков, Е. Эволюция датчиков изображения: от ПЗС к КМОП/Е. Бирюков//Компоненты и технологии. -2007. -№ 10. -С. 24-27.
  • Гонсалес, Р. Цифровая обработка изображений/Р. Гонсалес, Р. Вудс. -М.: Техносфера, 2005. -1072 с. -ISBN: 5-94836-028-8.
  • Дьяченко, А.А. Метод интерференции белого света в тонких плёнках для анализа морфологии эритроцитов/А.А. Дьяченко, А.А. Пайзиев, В.П. Рябухо, Л.И. Малинова//Известия вузов. Физика. -2015. -Т. 58, № 11/3. -С. 116-119.
  • Дьяченко, А.А. Проявление пространственных и временных спектральных свойств оптической системы в полихроматической интерференционной микроскопии/А.А. Дьяченко, В.П. Рябухо//VI Межд. конференция по фотонике и информационной оптике: сборник научных трудов. -М.: НИЯУ МИФИ. -2017. -С. 278-279.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp