三维光学轮廓仪布鲁克ContourX-200技术特点
三维光学轮廓仪ContourX-200的设计融合了特定的技术路径,旨在满足表面三维形貌测量的需求。了解其技术特点,有助于评估其与应用的匹配程度。
1. 基于白光垂直扫描干涉(VSI)原理:
这是其核心测量技术。利用白光短相干性,通过垂直扫描提取表面每一点的干涉信号包络峰值来确定高度。这种方法具有以下特点:
非接触与无损:wan 全光学测量,避免了对样品表面可能造成的损伤。
垂直分辨率高:得益于对干涉峰值的精密探测,其垂直分辨率可达亚纳米量级,适合测量微小的高度变化和超光滑表面。
测量速度较快:作为一种面扫描技术,它能一次性获取整个视场的三维信息,单次测量通常在几秒到几十秒内完成(取决于扫描范围和分辨率设置)。
对连续光滑表面测量效果好:特别适合测量镜面、半镜面以及具有微小台阶、薄膜等连续光滑表面。
2. 集成化的硬件与稳定结构:
干涉显微物镜:将干涉光路与显微物镜集成,是光学系统的核心。通常可配置多种倍率,以适应不同视场和分辨率需求。
高精度Z轴扫描器:采用压电陶瓷或其它精密驱动器,实现纳米级步进的垂直扫描,是保证垂直测量精度和重复性的关键。
稳固的机械平台:设备结构设计注重刚性,旨在减少环境微小振动对干涉测量稳定性的影响。
电动样品台(可选):提供自动化的X-Y移动,便于多点测量、大区域拼接和批量检测。
3. 全面的软件分析套件:
配套软件不仅是控制中心,也是强大的分析平台。
直观的三维可视化:提供多种渲染模式(伪彩色、阴影、等高线等)显示三维形貌,支持任意旋转和缩放。
标准化粗糙度分析:集成ISO 25178等国际标准的三维表面纹理参数计算,如Sa, Sq, Sz, Sdr等,提供量化评估依据。
丰富的几何计量工具:包括点、线、面、体积、角度、台阶高度等多种测量功能。
数据后处理能力:提供调平、滤波、形状去除、数据修补等工具,以优化数据质量。
自动化与批处理:支持创建测量配方(Recipe),实现多位置自动测量、数据自动分析和报告生成,提升重复性检测效率。
4. 测量范围与适应性:
垂直测量范围:通常可从数毫米到小于1纳米,能够覆盖从宏观台阶到微观起伏的多种高度变化。
横向视场与分辨率:通过更换不同放大倍率的干涉物镜,可以在大视场(低倍镜)观察和较小视场(高倍镜)精细测量之间切换。横向分辨率由物镜的数值孔径和光源波长决定。
样品适应性:主要适用于有一定反射率的表面。对于极低反射率(如黑漆、某些聚合物)或透明样品,可能需要表面处理(如喷镀薄金属层)来获得足够信号。对于非常粗糙的漫反射表面,干涉条纹对比度可能不足。
5. 兼顾研发与质检的设计:
设备的设计既考虑了研发环境中对多样品、多参数深入分析的需求(通过强大的软件分析工具),也考虑了质检环境中对速度、重复性和易用性的要求(通过自动化测量配方和报告功能)。
6. 可扩展性考虑:
部分型号或配置可能支持功能扩展,例如:
需要指出的是,设备的实际表现和应用效果受到样品特性、环境条件、参数设置和操作规范的综合影响。例如,测量高深宽比结构(深而窄的沟槽)的侧壁,或透明薄膜的下表面形貌,可能存在挑战,需要特定的测量技巧或配置。
总而言之,三维光学轮廓仪ContourX-200的技术特点集中体现在其基于白光干涉的高精度非接触测量能力、集成稳定的硬件平台、以及功能全面的软件分析系统。这些特点使其成为表面三维形貌计量领域一个常见的技术选项,适用于多种需要对微观表面进行量化表征的场景。
三维光学轮廓仪布鲁克ContourX-200技术特点