激光掃描共聚焦顯微鏡是20世紀80年代發(fā)展起來的具有劃時代意義的高科技產品。隨著計算機和激光的發(fā)明，許多科學家將這兩種技術結合起來，提高了激光共聚焦顯微鏡的成像效果。1987年，《自然》雜志發(fā)表文章“共聚焦顯微鏡時代的到來”，預示著它將成為科學研究的有力工具之一。它在材料科學、生物科學、醫(yī)學等領域發(fā)揮了巨大的作用。其中，超高分辨率熒光顯微鏡技術，如STED、STORM等，與共聚焦顯微鏡相結合的商業(yè)化產品應運而生。結合其技術特點，人類可以突破可見光衍射極限的限制，通過可見光觀察納米尺度的微觀世界，開發(fā)這項技術的三位科學家也因其杰出貢獻獲得2014年諾貝爾化學獎。

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激光掃描共焦顯微鏡是測量表面形貌的有力工具。可用于精密測量領域的臺階高度測量、非球面形狀測量和精細結構測量。激光掃描共聚焦顯微鏡系統主要由掃描控制系統、微光學系統、計算機系統和圖像輸出設備四部分組成。激光掃描共聚焦顯微鏡的主要部件是顯微鏡，它直接關系到系統的圖像質量。顯微鏡的光路是一個沒有離心機的光學系統，光學選項可以插入而不影響成像質量和測量精度。掃描控制系統由Z軸、X-Y焦平面、共焦針孔和光電倍增管四部分組成。

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激光掃描共聚焦顯微鏡具有高分辨率觀察，可實現深聚焦，光斑半徑最小為2? 能清晰觀察樣品表面；同時，它具有很高的通用性，可以測量各種目標，具有很高的角度特性和水平分辨率；具有自動調節(jié)激光接收的“AAGII功能”，可實現兩次掃描精確測量的“雙掃描功能”。當單次掃描無法測量時，系統會自動改變光接收元件的靈敏度進行兩次掃描，然后根據目標優(yōu)化光接收，可以精確測量形狀復雜的小物體或不同材質的物體。

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激光掃描共聚焦顯微鏡采用激光束作為光源。激光束通過照明針孔，被分光鏡反射，聚焦在樣品上，掃描樣品焦平面的每個點。之后，反射樣品形狀的光信號通過入射光路直接返回分光鏡，檢測到針孔時會聚一次，由光電倍增管采集后送入計算機。發(fā)送后，圖像顯示在顯示屏上，也就是說，焦平面像劍一樣切割樣品的三維表面，得到不同的二維橫截面圖像，并將這些二維橫截面圖像合并得到原始形狀。在這個過程中，只有焦平面上的光才能通過探孔，而來自焦平面外區(qū)域的光在探孔平面上遠離焦點，不能通過小孔。因此，非觀察點的背景被涂成黑色，對比度增加，圖像反射清晰。由于照明針孔和探針針孔與物鏡的焦平面共軛，所以焦平面上的點同時聚焦在照明針孔和探針針孔上，焦平面以外的點與探針針孔相連，即共聚焦。

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相對于普通款式也光學顯微鏡，“共聚焦”通過聚焦的激光對樣品進行掃描，這種方法可以排除焦點意外的部分反射光干擾，使側向和軸向的分辨率提高。激光共聚焦顯微鏡的測量方法可以達到0.001μm甚至更精細的分辨率水平，普通寬視野光學顯微鏡最大理論分辨率為0.2μm，透射電子顯微鏡分辨率可以到達0.1nm，LSCM介于這兩種常用的形態(tài)學技術之間，應用于光學量測中的觸控屏領域具有很多獨特的優(yōu)勢。LSCM快速無損測量，更適合監(jiān)控的需要，目前唯一的不足是還需要人工選點，不能進行測量程序的二次開發(fā)實現大面積、多點自動測量，人工選點就存在一定的局限性和統計偏差。

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激光共聚焦顯微鏡由于采用共聚焦與光學掃描系統結合的方式，即便是尖銳的輪廓或者無法觸及的高縱橫比零件也能全面進行分析。在測量表面粗糙度上，即便樣品為弧形表面，也能完成直線及表面粗糙度的測量。在測量膜層厚度方面，其膜厚功能可以通過非破壞性方式來捕捉和分析膜層信息。使用激光掃描共聚焦顯微鏡時會涉及以下幾個信息：①物鏡倍率：它會影響到觀察到的圖像分辨率，物鏡倍數越大所觀察到的圖像分辨率越高。②掃描模式：應根據樣品的相貌狀態(tài)和所需的量測參數來設置的，當非透明樣品需要觀察表面輪廓時一般采用的是表面輪廓掃描模式，而透明樣品時將選擇透明物上表面掃描模式。③ND濾鏡：它改變的是樣品反射回來光束能量的濾過情況，ND濾鏡改變也會影響掃描的時間。④精準度：它改變的是激光共聚焦顯微鏡的量測精度模式，超精細設定會比標準設定更加符合樣品的表面形貌特征，但是超精細的掃描的時間會比標準的長。⑤Z軸節(jié)距：它是改變在激光共聚掃描的時候每一個層面的相隔距離。

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