4-1 實驗模組架設及觀察原理
使用乾淨的雷射光源，架設一組麥克森干涉光學模組，以光亮的待檢樣本 作為其中一面反射鏡，並將樣品接上可以調節溫度的模組，利用溫度變化使 樣品達到預期的形變狀態，最後以高倍率的鏡頭及 CCD 擷取干涉影像。
圖 4-1 麥克森干涉實驗模組
圖 4-2 麥克森干涉實驗模組實際架設圖
圖 4-3 實際觀察步驟遇流程
由於雷射光源激光干涉所引起的干擾訊息會影響實驗結果，所以一開始使用 的光源必頇是乾淨無雜訊的。我們可以用一短焦距的物鏡將激光束聚焦，在透鏡 的後端焦面上放一小針孔，僅僅使聚焦在焦點上的光束通過，而各種干擾信息對 應較高的空機頻率，因而針孔能阻擋這些光束。若光束不夠大，可以再用一個焦 距較長的透鏡使通過針孔的光束變為帄行光束，同時起到了將激光束截面擴大的 效果。
圖 4-4 雷射光淨化及擴束
實驗中光路調整是最基本且最重要的一環，透過光圈縮小作為 pin hold ，以兩 組光圈作為光源帄行的校正光路水帄工具，亦可架設在實驗模組中過濾不必要的 雜訊。
圖 4-5 光圈 pin hole
我們將待檢樣本放置在其中一組反射鏡的位置上，用光亮樣品的表面造成的 反射效果與另一組反射鏡的單純反射光進行干涉作用。
圖 4-6 樣品放置位置
干涉結果最後以 CCD 擷取圖形，可以透過 Matrox 進行光學影像的擷取以及 分析，並且透過軟體所配置的功能，可以針對干涉條紋進行拍照及錄影擷取等動 作，再以軟體內建所擁有的功能，針對所擷取的干涉條紋影像進行濾波將雜訊條 紋去除後，以黑白反差將干涉圖形依照光源明暗分布將五個相位干涉波圖形過濾 及整理出來。
4-2 軟體使用
Martox 是一種顯示卡的知名廠牌。專業多重顯示的顯示上相當獨到，多重顯示 可以讓一張顯卡同時對多個顯示器進行畫面輸出。而 Martox 的顯示卡在實驗中 佔有相當重要的功用。當光波透過麥克森干涉儀模組並產生干涉作用時，會利用 Martox 的影像擷取來進行主要的分析資料蒐集。
圖 4-7 利用 Martox 進行多張畫面輸出
Martox 可以透過程式的內建功能，將透過 CCD 所觀測到的干涉條紋進行
“濾波”的修飾調整。濾波的動作可以疊加設定。所取得的相關可看出濾波 Smooth 強度越強，其明暗對比較強，灰白色階越顯著代表產品該照片真實性越高。利於 後續的運算在 Matlab 中能夠更精準地分析每一個相位所取得的資料。
圖 4-8 利用 Smooth 將影像進行濾波
表 4-1 Smooth 濾波效果
表 4-2 未濾波以及已濾波的 3D & 2D 比較
有對比可以得知"濾波"品質的好與壞會決定後續使用系統進行計算後所產 生的結果，透過濾波所取得的計算分析 2D 圖示所呈現光波雜訊的表現是優於相 同干涉當下非使用濾波功能的穩定性以及真實性。
MATLAB 是 MATrix LABoratory 的縮寫，MATLAB 是一種用於演算法開發、資 料視覺化、資料分析以及數值計算的高階技術計算語言和互動式環境。
MATLAB 的主要提供以下功能：
1.可用於技術計算的高階語言
2.可對代碼、檔案和資料進行管理的開發環境
3.可以按疊代的方式探查、設計及求解問題的互動式工具
4.可用於線性代數、統計、傅立葉分析、篩選、最佳化以及數值積分等的數學函 式
5.可用於視覺化資料的二維和三維圖形函式
6.可用於構建自訂的圖形化使用者介面的各種工具
7.可將基於 MATLAB 的演算法與外部應用程式和語言（如 C、C++、Fortran、Java、
COM 以及 Microsoft Excel）整合的各種函式
再經由麥克森干涉模組所得到干涉圖示，配合相位移法所得到的各相位插圖，透 過 MATLAB 程式系統來計算各相位差圖在視覺對比下的差異性。
圖 4-9 Matlab 3D 圖
之後使用 Matlab 程式針對使用 Matrox 所取得的五個相位差影像進行分析，
並且存成程式所能夠判讀以及計算的檔案，點選程式所相容的檔案執行節過來計 算出 3D 結構的影像圖形，藉此來觀察干涉條紋的波動變化。3D 圖像主要由 X
軸/Y 軸/Z 軸所組成，X 軸與 Y 軸分別代表受測物的長度與寬度，Z 軸主要以產 品產生變化的翹曲高度，單位皆是 nm。
圖 4-10 Matlab 側面解析圖
2D 圖像主要由 X 軸/Y 軸所組成，X 軸與 Y 軸分別代表受測物的長度與高 度，Y 軸主要以產品產生變化的翹曲高度，單位皆是 nm。
4-3 干涉條紋分析應用五步相位移法
透過 Matrox 並以干涉條紋的由明轉暗暗變化取出-2𝛼~+2𝛼的五張圖形，實際 操作是以在同一位置觀察波明暗的變化
圖 4-11、以紅線為基準觀察-2𝛼~+2𝛼的干涉圖形
其觀察到的干涉圖形為:
圖 4-12、-2𝛼~+2𝛼的 CCD 觀測條紋照片
透過程式 Line profile 分析干涉的明暗分布曲線，並透過 X 軸座標移動來抓 出五個相位的灰階明暗分布。
第五章 實驗設計與分析