蔡司CSM700 3D共聚焦显微镜操作手册(修改)

Axio CSM 700真实色共聚焦显微镜

非接触式三维测量显微镜系统介绍:

Axio CSM 700真实色共聚焦显微镜以共聚焦光学为基本原理，使用高速线扫描为成像方法，并采用氙灯为真实色光源，是一款能够快速提供工业零部件表面彩色三维轮廓，并且完全不接触测试样品的仪器设备。它具有三大“独门绝技”：共聚焦、线扫描、白光源。

由于采用了共聚焦成像原理，Axio CSM 700将传统光学分辨率提高1.4倍，其XY方向线分辨率达到160 nm。同时，在充分利用共聚焦能提供高度信息的基础上，Axio CSM 700配备了精度高、重复性好的Z轴自动步进装置，最小步进精度达到10nm，这使得高度上亚微米，甚至纳米尺度的非接触式精确测量成为可能。

传统共聚焦采用点扫描成像，速度较慢；而Axio CSM 700采用线扫描，成像速度大大提高，最快的WF模式扫描速度超过100幅/秒，可以说瞬间即可得到测量结果，大大提高工作效率。

同时，Axio CSM 700使用白色光源，能够展现被测试样表面的真实颜色，从而将传统黑白共聚焦扫描显微镜拓展到更广阔的应用领域。

图1 实验室系统分部图

线扫描共聚焦成像原理

1

2

5

3

4

图2 显微镜光路图

氙灯照明器1发出的白光经过线性照明器2变成一组线光源，该组线光源随着2的精确移动从而实现在XY方向的线扫描。扫描光束经过半反半透分光镜3，然后到达物镜最终到达样品表面4，携带样品表面高度信息的光束从样品表面4反射，经过分光镜3以及聚焦棱镜最后到达线性探测器5，该线性探测器5通过与线性照明器2的精确同步，实现仅对焦平面光线的探测，也就是满足共聚焦基本原理的探测。最后，通过精密Z轴自动步进装置移动样品4，得到样品表面不同高度位置的一系列聚焦图像，计算机系统计算得到样品表面三维形貌。

参数指标

共聚焦扫描分辨率1280 x 1024 像素

水平方向（XY）线分辨率160nm

高度方向（Z）精度

最小Z步进精度10nm

XY测量可重复性（3σ）

0.01μm

高度测量可重复性（σ）

0.02μm

高度测量范围

最大可达15mm，最小0.02μm

最大样品高度

63mm

最大放大倍数67500x （150x物镜、16x数码放大条件下）光源氙灯，波长400-700nm

共聚焦扫描速度7.5fps（高速彩色模式）；>100fps（WF模式）减震装置机架缺省配置减震装置

可测量得到参数2D: 长度，面积，面积比，直径，周长，形貌，角度，图像校正等。

3D: 高度，粗糙度(据标准DIN EN ISO 4287)，体积，表面积，颗粒度分析等。

其它：图像拼接、报告输出。

表1 显微镜参数表

蔡司CSM700 3D共聚焦显微镜简易操作手册

系统介绍: (1)

线扫描共聚焦成像原理 (2)

参数指标 (3)

1 开机及校准 (5)

1.1 开机 (5)

1.2 时间校准（timing setting） (5)

2 图像扫描与处理 (8)

2.1图像扫描 (8)

2.2图像处理 (9)

2.2.1噪声去除 (11)

2.2.1.1 Noise cut方法 (11)

2.2.1.2 F_Z Noise Cut 方法 (13)

2.2.1.3 利用Noise Cut的具体实例 (16)

3 常用测量介绍 (20)

3.1 高度测量 (20)

3.2 长度及宽度测量 (21)

3.3 粗糙度测量 (21)

4 图像输出与保存 (22)

5 关机及维护 (23)

5.1 关机步骤 (23)

5.2 保养及维护 (23)

1 开机及校准

1.1开机

打开灯箱上的开关使氙灯进入预热状态约15分钟，然后打开lamp 和shutter, 扭动钥匙打开控制面板，打开电脑和显示器以及软件进入预览工作界面。

1.2 时间校准（timing setting）

系统预热完成后，双击Live预览窗口。在20倍物镜下放置一干净的载玻片，此时使用NORMAL模式，粗调找到载玻片的上表面后锁住，再细调到载玻片表面清晰(图3)。时间校准并不是每次都要进行的，只需要在首次使用时进行此操作。大约每隔几个月可以进行一次。

图 3 NORMAL模式下载玻片表面清晰图像

聚焦清晰后点击状态栏的按钮进入Timing Adjustment（图4）Navigator窗口大小设置为400%。在弹出窗口中点击开始时间校准直至结束（图5和图6）。

图 4 时间校准导航设置画面

图5 时间校准进行中画面

图 6 时间校准完成时的画面

2图像扫描与处理

2.1图像扫描

时间校准完成后点击Ok结束，并把控制面板的扫描模式选为Normal模式。调节显微镜镜体的粗调到适宜高度，放上待测的样品，从10倍开始粗调焦直到样品清晰后锁住，再细调到样品像清晰（图7），需要高倍观察的则转动物镜转盘切换物镜并调焦清晰。此时把控制面板调到Confocus模式，能看到像的颜色发生改变（图8）。设置一个参考平面(Ref)，转动细调旋钮设置扫描样品的下限（Down）以及上限（Up）（设置上下限最好在上下表面信号恰好消失时为准）,并设置扫描的时间（Scan time）为30S。按控制面板的Start并点击OK开始扫描（图9）。扫描结束后得到扫描后的图像。

图7 NORMAL模式下10倍物镜粗调焦后锁住，再微调细调得到的样品清晰画面