Sensofar白光干涉：不受反光材料的影响

Sensofar白光干涉：不受反光材料的影响

一、干涉测量核心原理：光波干涉与形貌重建

S neox的干涉测量基于双光束干涉原理：光源发出的光被分束器分为两路，一路照射样品表面，另一路照射参考镜，反射后重新合并产生干涉条纹。样品表面的高度差异导致光程差变化，进而改变干涉条纹的相位与强度。通过分析条纹变化，系统可重建表面三维形貌810。

二、三类干涉模式的技术差异与应用场景

1. 白光干涉模式（Coherence Scanning Interferometry, CSI）

原理：采用宽带白光光源（低相干性），通过Z轴扫描捕捉干涉条纹包络峰值位置，确定表面高度10。

优势：

抗环境干扰：低相干性抑制杂散光，适用于车间振动环境（>100nm振动幅度仍稳定）8。

跨尺度测量：纵向分辨率保持1nm，适用于光滑至中等粗糙表面（Ra 0.01–10μm）410。

典型应用：汽车发动机缸体珩磨纹、增材制造金属件粗糙度分析7。

2. 相位移干涉（Phase-Shifting Interferometry, PSI）

原理：使用单色光（高相干性），通过八部位移法（8-step phase-shifting） 分步引入固定相位差（通常每步 

π/2），求解高度相位方程10。

算法步骤：

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1. 采集8幅干涉图（相位差递增π/4）

2. 计算各点相位：φ = arctan[(I₅-I₁)/(I₂-I₆)]  

3. 解相位包裹，还原真实高度h = (λ/4π) * φ

优势：

亚埃级分辨率：系统噪声<0.01 nm，适用于光学镜面、晶圆超光滑表面210。

大视场兼容性：2.5倍物镜下仍保持亚纳米分辨率，支持12英寸晶圆全场测量4。

3. 扩展相移干涉（EPSI）

创新融合：结合PSI高分辨率与CSI大扫描范围优势，实现0.1nm分辨率+百微米级深度扫描10。

应用场景：MEMS器件深槽结构、医用支架表面膜厚分布测量（1.5–100μm厚度范围）710。

干涉模式技术对比表

模式分辨率适用表面扫描深度抗振能力

PSI<0.01 nm超光滑（Ra<0.1nm）几微米低（需隔震台）

CSI1 nm光滑-中等粗糙数百微米高

EPSI0.1 nm复杂形貌100 μm以上中高

三、Sensofar的干涉技术创新

参考镜动态调节环

10X/20X干涉物镜内置机械调节环，可微调参考镜位置，消除多波长光源的色散误差，提升全光谱测量精度10。

实时环境补偿算法（REC）

通过振动传感器与算法实时修正相位偏移，使CSI模式在普通车间环境（振动>100nm）下保持纳米级重复性，无需光学隔震平台89。

三波长干涉协同

红/绿/蓝三色LED分时照明，同步获取形貌、膜厚、折射率分布及真彩色光学特征，单次扫描实现多物理场分析59。

四、工业场景实证

半导体晶圆缺陷检测

挑战：5nm线宽光刻胶侧壁缺陷（0.15μm残留）需非接触检测。

方案：PSI模式+150倍物镜，识别侧壁粗糙度（Sa<0.8nm），较SEM效率提升5倍9。

医用植入物抛光工艺优化

挑战：CoCr股骨组件电解抛光后表面粗糙度量化。

方案：CSI模式测量DLyte工艺前后表面，Sa参数从0.12μm降至0.05μm，同步验证形状公差保留（多焦面叠加技术）7。

航空航天叶片涂层分析

挑战：钛合金叶片86°倾角区域膜厚分布检测。

方案：EPSI模式+Ai景深融合，42秒完成15×15mm区域扫描，厚度分辨率0.1μm69。

五、操作与精度保障策略

校准溯源：出厂前经ISO 25178标准样块校准，附带计量证书9。

智能软件链：

SensoSCAN：自动推荐物镜/干涉模式组合（如检测镜面PSI）5。

SensoPRO：支持ISO 25178参数（Sa/Sq）自动计算及容差报告37。

环境适应性：LED光源寿命50,000小时（激光光源的6倍），避免散斑噪声48。

结语：干涉测量的技术代际跨越

S neox的干涉体系以光波为尺、算法为眼，在PSI的亚埃级精度与CSI的工业鲁棒性间取得平衡。其八部位移法的相位解析精度、EPSI的跨尺度能力，以及REC环境补偿，共同构成纳米计量界的“干涉三角定律"。未来随着计算光学迭代，干涉技术将从“形貌复现"迈向“工艺预测"，成为智能制造的微观决策中枢

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