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本文標題："工具顯微鏡係利用光學成像原理和應用與用途"

※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

光學顯微鏡的放大倍率及解析度雖無法滿足許多材料表面觀察之需求，但仍廣泛應用于下列之各項應用，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儀器設備。

立體顯微鏡不同于傳統(tǒng)的雙目式光學顯微鏡，其不僅能夠看被測物的二維放大影像，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，以便使用者有實物觀察的感覺；（2）立體顯微鏡的工作距離較長，以利于各項觀察之操作；（3）放大倍率大都由低倍率約10倍左右，開始變至二、三百倍左右；（4）景深較深，這是因為立體顯微鏡有三維的影像，景深不深會造成三維效果失真；（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)。它是由兩個獨立低倍率顯微鏡以大于6°左右的夾角組成的雙目觀測顯微鏡。由于6°的夾角，左右兩眼看到的視場不同（圖 3-2），視野的重疊經(jīng)過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)點是結(jié)構(gòu)簡單、景深長．缺點是雙目斜看工件，觀測上較不舒服，解像率因物鏡無法做大而提升。

圖3-2

工具顯微鏡係利用光學成像原理，以物鏡、目鏡等光學透鏡將待測物放大成像，并輔以X- Y微調(diào)移動定位機構(gòu)與光學尺等精密位移量測組件，進行各項孔徑與圓柱體外徑等機械尺寸之測定。其結(jié)構(gòu)主要包括工作臺最大荷重、工作臺X-Y軸行程、Z軸行程、可量測距離、位移讀取最小值、位移精度、旋轉(zhuǎn)臺可旋轉(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。附屬設備則視工作需求而包括超長工作距離的物鏡、以防止對焦時物鏡撞到待測物、夾具或V型支架以固定圓柱型待測物，也可安裝傾斜臺以便將待測物傾斜至某些角度觀察。

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