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本文標(biāo)題："工具顯微鏡係利用光學(xué)成像原理和應(yīng)用與用途"

※q是物鏡與試片間的半夾角

 ※NA (Numerical Aperature) 表示透鏡系統(tǒng)的解析度和所形成的影像亮度的一組數(shù)值

光學(xué)顯微鏡的放大倍率及解析度雖無(wú)法滿足許多材料表面觀察之需求，但仍廣泛應(yīng)用于下列之各項(xiàng)應(yīng)用，諸如(1) 元件橫截面結(jié)構(gòu)觀察；(2)平面式去層次 (Delayer) 結(jié)構(gòu)分析與觀察；(3)析出物空乏區(qū) (Precipitate Free Zone) 的觀察；(4)差排線與過(guò)蝕刻(Overetch)凹痕的觀察；及(5)氧化疊差(Oxidation Enhanced Stacking Faults, OSF)的研究等。并發(fā)展出立體顯微鏡及工具顯微鏡等相關(guān)儀器設(shè)備。

立體顯微鏡不同于傳統(tǒng)的雙目式光學(xué)顯微鏡，其不僅能夠看被測(cè)物的二維放大影像，還能看到物體的深度。立體顯微鏡有以下幾種特性：（1）不若一般顯微鏡觀看的是倒像，利用倒像稜鏡組使物鏡的倒像反正，以便使用者有實(shí)物觀察的感覺(jué)；（2）立體顯微鏡的工作距離較長(zhǎng)，以利于各項(xiàng)觀察之操作；（3）放大倍率大都由低倍率約10倍左右，開(kāi)始變至二、三百倍左右；（4）景深較深，這是因?yàn)榱Ⅲw顯微鏡有三維的影像，景深不深會(huì)造成三維效果失真；（5）由于提升了觀察物件之景深，而致使解像率無(wú)法太高。

立體顯微鏡的主要型式有兩種，即格林諾式和共物鏡式兩種，現(xiàn)以格林諾式立體顯微鏡為例說(shuō)明，圖3-2 定格林諾式立體顯微鏡的基本架構(gòu)。它是由兩個(gè)獨(dú)立低倍率顯微鏡以大于6°左右的夾角組成的雙目觀測(cè)顯微鏡。由于6°的夾角，左右兩眼看到的視場(chǎng)不同（圖 3-2），視野的重疊經(jīng)過(guò)大腦影像合一的作用，就可看到立體的像。格林諾式立體顯微鏡的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、景深長(zhǎng)．缺點(diǎn)是雙目斜看工件，觀測(cè)上較不舒服，解像率因物鏡無(wú)法做大而提升。

圖3-2

工具顯微鏡係利用光學(xué)成像原理，以物鏡、目鏡等光學(xué)透鏡將待測(cè)物放大成像，并輔以X- Y微調(diào)移動(dòng)定位機(jī)構(gòu)與光學(xué)尺等精密位移量測(cè)組件，進(jìn)行各項(xiàng)孔徑與圓柱體外徑等機(jī)械尺寸之測(cè)定。其結(jié)構(gòu)主要包括工作臺(tái)最大荷重、工作臺(tái)X-Y軸行程、Z軸行程、可量測(cè)距離、位移讀取最小值、位移精度、旋轉(zhuǎn)臺(tái)可旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)精度、成像放大倍率、目鏡倍率、物鏡倍率、焦深、工作距離、物鏡視野、物鏡數(shù)值孔徑等。附屬設(shè)備則視工作需求而包括超長(zhǎng)工作距離的物鏡、以防止對(duì)焦時(shí)物鏡撞到待測(cè)物、夾具或V型支架以固定圓柱型待測(cè)物，也可安裝傾斜臺(tái)以便將待測(cè)物傾斜至某些角度觀察。

工具顯微鏡主要的應(yīng)用與用途有投影測(cè)定器及工具顯微鏡兩種。這類使用光學(xué)成像原理的量測(cè)機(jī)具有以下幾點(diǎn)共同特性：（1）採(cǎi)非接觸測(cè)定，故最適合容易變形測(cè)定物之測(cè)定；（2）使用其他附屬設(shè)備，即可輕易測(cè)定更複雜形狀之測(cè)定物；（3）操作簡(jiǎn)單，可進(jìn)行孔徑測(cè)定與圓柱體外徑測(cè)定；及（4）可以加上夾具、旋轉(zhuǎn)臺(tái)與X-Y工作臺(tái)等配件，控制和調(diào)整待測(cè)物的觀察角度與位置。工具顯微鏡的應(yīng)用測(cè)定，可包括下列幾項(xiàng)：（1）直角座標(biāo)測(cè)定；（2）極座標(biāo)測(cè)定；（3）角度測(cè)定；（4）高度測(cè)定；（5）孔徑測(cè)定；（6）圓柱體外徑測(cè)定；（7）螺紋測(cè)定；及（8）測(cè)定精度等。