Новая высота покорена в сфере сверхвысокоскоростных трехмерных измерениях топографии поверхности. В октябре 2019 года компания Lyncée Tec SA запущен цифровой голографический микроскоп DHM T1000 со сверхскоростной камерой Photron Fastcam Nova, позволяющей получать данные о топологии поверхности с частотой 12 500 кадров/сек при разрешении 1024*1024 точек и 116 000 кадров/сек при разрешении 256*256 точек.

 

Высокоскоростные трехмерные измерения топологии поверхности нам нужны для проводимых в лаборатории исследований. После детального анализа рынка мы связались с компанией Lyncée для определения наиболее подходящего решения. Недавно поставленная система обеспечивает простоту использования, полностью настраиваемый интерфейс программного обеспечения, оптическую схему, удовлетворяющую нашим потребностям в адаптации голографического микроскопа для работы с высокоскоростными камерами. Мы ожидаем возможности выполнять выдающиеся исследования и рады возможности сотрудничества с компанией Lyncée Tec.

Профессор Джеймс Френдс, Калифорнийский университет Сан-Диего, США

С использованием нового микроскопа доктор Френдс и его коллеги наблюдают апериодические случайные явления – среди них – акустические волновые явления на поверхности капель жидкости. Это достижение открывает новое применение для DHM®, в том числе в таких областях, как запасание энергии, анализ воздействий, изучение границ раздела жидкостей, переходные процессы, анализ напряжений, испарение, сушка, абсорбция, десорбция и явления растворения и иных. Для указанных задач разработан специальный программный интерфейс, позволяющий управлять параметрами высокоскоростной камеры (скорость, затвор), управлять различными режимами запуска камеры, оптимально обращаться к буферу внутренней памяти камеры, воспроизводить полученную последовательность, выбирать соответствующие кадры и экспортировать их. Высокоскоростной цифровой голографический микроскоп DHM®совместим с высокоскоростной камерой Photron. Он может быть настроен как на режим проходящего света, так и на отражение, и работает на одной длине волны.

Пример применения данной технологии — динамическая характеристика топографии перестраиваемой линзы производства Optotune AG. Форма таких линз и, в частности, их фокусное расстояние, могут регулироваться электрически. В левой части иллюстрации демонстрируется процесс записи перестройки цветной видеокамерой со скоростью 60 кадров в секунду. Как видно, камера обеспечивает изображение объекта, но не дает информации об изменении топографии.

В то же время, постоянный и точный контроль формы линзы важен для обеспечения высокого качества и характеристик без аберраций. Цифровой голографический микроскоп DHM позволяет измерять его с высоким разрешением, сравнимым с разрешением интерферометров. Одним из преимуществ, среди прочих, является динамический анализ формы линзы при подаче прямоугольного входного напряжения, с помощью такого воздействия, в частности, было определено, что после каждого изменения напряжения перед стабилизацией формы линзы появляется эффект паразитных колебаний. Высокоскоростной DHM был использован для эффективной характеристики этого поведения, влияющего как на оптические свойства линзы, так и на диапазон рабочих частот. На анимации показано сравнение трехмерной топографии временной последовательности, записанной со скоростью 60 кадров в секунду с обычной камерой и со скоростью 12’800 кадров в секунду с высокоскоростным цифровым голографическим микроскопом DHM при движении объектива с прямоугольным сигналом с частотой 30 Гц.