<\/i>","library":""},"layout":"horizontal","ekit_we_effect_on":"none"}" data-widget_type="nav-menu.default">
<\/i>","library":""},"layout":"horizontal","toggle":"burger","ekit_we_effect_on":"none"}" data-widget_type="nav-menu.default">

轮廓测定法

轮廓术是一种从表面提取地形数据的技术。这可以是单点扫描,线扫描,甚至是全三维扫描。轮廓术的目的是得到表面形貌、台阶高度和表面粗糙度。这可以用物理探针或光来完成。

计量学是测量的科学。样品有多粗糙?特征有多高?有多少区域有空洞或颗粒?缺陷密度是多少?这些问题的答案通常用轮廓测量法来量化。

轮廓仪是如何工作的

所有轮廓仪至少由两部分组成——探测器和取样台。检测器决定了样本上的点的位置,而样本台是保存样本的地方。在一些系统中,样品台移动以允许测量,在另一些系统中,检测器移动,在一些系统中两者都移动。

有两种类型的轮廓仪:手写和光学。触控笔轮廓仪使用探针检测表面,物理地沿着表面移动探针以获得表面高度。这是通过一个反馈回路机械地完成的,该反馈回路监测样品沿表面扫描时向上推动探针的力。反馈系统用于保持手臂上的特定扭矩,称为“设定值”。手臂支架Z位置的变化可以用来重建表面。

笔轮廓测定法

触控笔轮廓仪使用探针检测表面,物理地沿着表面移动探针以获得表面高度。这是通过一个反馈回路机械地完成的,该反馈回路监测样品沿表面扫描时向上推动探针的力。反馈系统用于保持手臂上的特定扭矩,称为“设定值”。手臂支架Z位置的变化可以用来重建表面。

触控笔轮廓术需要力反馈和物理接触表面,因此虽然它非常敏感,并提供高Z分辨率,但它对柔软的表面很敏感,探头可能会被表面污染。这种技术也可能对某些表面造成破坏。

由于触控笔轮廓仪在保持与表面接触的同时,涉及X、Y和Z的物理运动,因此比非接触式技术要慢。万博max体育笔尖的大小和形状会影响测量并限制横向分辨率。

针形轮廓仪的原理图
针形轮廓仪的原理图
干涉轮廓仪的原理图
干涉轮廓仪的原理图

光学轮廓测量

光学轮廓术使用光而不是物理探针。有很多方法可以做到这一点。这项技术的关键组成部分是引导光线,使其能够在3D中检测表面。例子包括光学干涉,使用共焦孔径,聚焦和相位检测,以及将图案投射到光学图像上。

共焦轮廓测定法

共焦轮廓术原理图
共焦轮廓术原理图。

共焦轮廓术是一种用于对样品表面成像的点扫描光学技术。它的工作原理是使用一个小的光圈,被称为共聚焦光圈。高度聚焦的光通过光圈投射,只有焦平面内的表面才会提供有用的信号。光学仪器在表面上下扫描,直到观察到一个亮点。一旦观察到一个亮点,仪器就会计算到表面上该点的距离,并在z中给出一个点。然后光学系统沿表面横向扫描,同时保持一个亮点以重建表面。

网格共焦

模式投影与焦点检测

通常,光学仪器上使用的软件很难确定什么是对焦的,什么是失焦的。光学的精度可能限制如何有效地解决焦平面。

通过使用先进的光学技术来投射出只在精确距离上聚焦的锐利图案,软件和光学技术能够更容易、更准确地确定焦平面上的内容。这也允许更灵活地测量透明样本,因为投影将只聚焦在真实的表面上。

这种组合技术比焦点检测稍微复杂一些,但它提供了更精确的测量和更简单的软件检测。

微柱用于自清洁表面
使用Zeta 3D光学轮廓仪分析自清洁表面的微柱。
轮廓学中的模式投影
模式投影轮廓术的原理图和图像。

模式投影

模式投影轮廓术的工作原理是将一个已知的模式投影到样本上,并将投影的内容与样本反射的内容进行比较。通过这两种方法的比较,可以用软件对样品的表面进行重构。

重点检测

焦点检测的工作原理很像我们看世界的方式。该仪器通过寻找鲜明的对比来确定什么是对焦的,什么是失焦的。有强烈对比的区域被认为是焦点,通过知道这个光学焦距,你可以确定距离。这通常是通过扫描Z方向的光学器件并使用相机来创建三维数据量。在获得数据后,将不聚焦的部分切割掉,留下样本表面的表示。

这项技术也可以通过使用可变焦点的缩放显微镜来创建体积。这种技术通常更简单,分辨率更低,成本更低。通过使用常规的显微镜物镜和精确的Z运动,X, Y和Z分辨率可以大大提高;分辨率仍然低于共焦或干涉测量仪器。

焦平面显示一个飞行翼
用不同的焦平面飞翼。

想了解更多吗?和科学家谈谈:

Baidu
map