Einmalige Optische Konfiguration
Das DHM® Prinzip basiert auf zwei Lichtstrahlen, wie jedes Interferometer. Der eine Strahl nimmt das Sample auf (Objektstrahl), der andere bleibt unverändert und bildet so die Referenz (Referenzstrahl). Die Differenz zwischen den beiden Strahlen, hervorgerufen durch das Sample, lässt sich in 3D-Information wandeln.
Interferometrische Mikroskope verwenden im Allgemeinen spezifische Mirau und Michelson Objektive: beide Strahlen werden separiert und wieder vereint in diesen Objektiven. Die optische Konfiguration des DHM® hingegen (Fig. 1) trennt und rekombiniert die beiden Strahlen im Mikroskopkopf. Nur der Objektstrahl geht durch das Objektiv. Diese Konfiguration bietet eine einmalige Flexibilität.
Für beide Verfahren, beim Interferometer die Interferogramme und beim DHM® die Hologramme, müssen die beiden Strahlen interferieren, d.h. sie müssen kohärent sein. Kohärenzlänge bei den Lichtquellen des Weisslichtinterferometers ist etwa 10 Mikrometer, und ist praktisch unendlich bei Singlefrequenz-Lasern. Die DHM® Laser haben eine mittlere Kohärenzlänge von etwa 400 Mikrometern. Mit der Verwendung von Lasern mit limitierter Kohärenz interferieren der Objekt- und der Referenzstrahl mit optimalem Kontrast, wenn ihre optischen Pfadlängen (OPL) identisch sind. Die DHM® Referenzstrahl-Länge OPL kann an jede beliebige Länge angepasst werden, um perfekt und automatisch der OPL des Objektstrahls zu entsprechen. Beim WLI hingegen kann diese Kompensation nur bei einigen wenigen Michelson- und Mirau-Objektiven, gewöhnlich mit niedrigem NA Wert, und auch nur für vordefinierte OPL’s, durchgeführt werden.
Was sind die Vorteile, wenn nur der Objektstrahl durch das Objektiv geht?
Es erlaubt die Verwendung aller Objektive! Standardserie von Mikroskop-Objektiven, mit hohem NA, grossem Arbeitsabstand, Immersion und Glas korrigierte. Diese Möglichkeit bedeutet viel, erweitert stark die Messmöglichkeiten. Zum Beispiel messen mit hohem NA Öl-Immersion-Objektiv, durch Coverglas und Fenster und damit in Klimakammer, in Flüssigkeit (Fig. 2), immer mit optimaler optischer Qualität und Auflösung. Wohingegen die Serien von Mirau- und Michelson-Objektiven diese Auswahl und damit solche Messkonfigurationen nicht erlauben.
Weshalb ist die mittlere Kohärenzlänge ein Vorteil ?
Die Wahl der optimalen Kohärenzlänge ist ein Kompromiss zwischen:
- Eine kurze Kohärenz macht das richtige Positionieren des Sample schwierig und zeitaufwändig. Zum Beispiel muss oft die Schräge des Sample korrigiert werden, um innerhalb der Kohärenzebene zu bleiben. Diese Prozeduren, üblich beim Weisslichtinterferometer, beeinträchtigt Messeffizienz und Benutzerfreundlichkeit.
- Lange Kohärenz macht die Sample-Positionierung einfach, wie beim optischen Breitfeldmikroskop, erhöht aber Speckle und weiteres unerwünschtes (Reflexions) Rauschen.
Die mittlere Kohärenzlänge beim DHM® vereinigt die einfache Sample-Positionierung der langen Kohärenz und die optimale Messqualität der kurzen Kohärenz.
Weshalb ist es wichtig, die OPL des Referenzstrahls an jede Änderung der OPL des Objektstrahls anzupassen?
Messen von Samples eingetaucht in Flüssigkeit, Messen durch ein Fenster, durch Coverglas: sie modifizieren den OPL des Objektstrahls. Diese OPL-Änderung des Objektstrahls ist in den meisten Fällen nicht eine kalibrierte, konstante Änderung. Deshalb ist es nötig, dass die OPL des Referenzstrahls an jede beliebige OPL des Objektstrahls, wie es im täglichen Messen vorkommt, angepasst werden kann. Die im DHM® vorhandene motorisierte OPL-Kompensation erlaubt das automatische Anpassen an jede OPL und damit das Messen in allen Situationen.
