光学3D表面轮廓仪微纳米三维形貌一键测量

中图仪器

光学3D表面轮廓仪(白光干涉仪)利用白光干涉原理，以0.1nm分辨率精准捕捉物体的表面细节，实现三维显微成像测量，被广泛应用于材料学领域的研究和应用。
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了解工作原理与技术
材料学领域中的光学3D表面轮廓仪，也被称为白光干涉仪，是利用白光干涉原理进行成像测量的仪器，是一种通过测量干涉光的干涉条纹来获取物体表面形貌的方法。
该仪器通过发射一束宽光谱的白光，并将其照射到被测物体表面，然后收集被物体反射的光线，形成一系列干涉条纹。干涉条纹的形态和分布与物体表面的高度和形状有关，通过分析这些干涉条纹，从而得到物体的三维形貌信息。
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# ]4 q! q9 W  l- j7 A" T& ]) j光学3D表面轮廓仪在测量中采用了自适应光学系统，提供自动对焦、自动找条纹、自动调亮度等自动化辅助功能，可以根据被测物体的形状和表面特性，自动调节光路和光学参数，以达到好的成像效果。这种自适应光学系统的应用，不仅可以减少成像过程中的误差和失真，还可以提高成像的分辨率和清晰度。
此外，针对完成样品超光滑凹面弧形扫描所需同时满足的高精度、大扫描范围的需求，SuperViewW光学3D表面轮廓仪的扩展型相移算法EPSI集合了相移法PSI的高精度和垂直法VSI的大范围两大优点，在自动拼接模块下，只需要确定起点和终点，即可自动扫描，自动滤除样品表面噪点，重建超光滑表面区域。

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从0.5%~100%反射率的样品，光学3D表面轮廓仪均可测量。比如透明的玻璃表面，加上增透膜，其反射率小于1%；也可以用于测试直至100%反射率的各类高反表面。
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光学透镜检测
在可见光领域，球面透镜是一种基础的光学器件，其表面粗糙度和曲率半径都关系着光的传播效果，光学3D表面轮廓仪可以一次完成这两项参数的检测。某型号双胶合透镜（图），取透镜上表面进行检测，得其粗糙度小于1nm，曲率半径为61.2mm左右，与理论值61.5mm仅差0.3mm左右，考虑到光学透镜的加工容许误差为2%，因此所测值与理论相符。
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& R4 T& q* I3 B: n& \" z蓝宝石玻璃检测
一般加工出来的蓝宝石玻璃分为单面抛光和双面抛光两种，抛光程度——也就是表面粗糙度直接决定了其表面质量等级，图为一片单面抛光蓝宝石玻璃的光面和糙面的粗糙度检测图像及数据。 光面的粗糙度曲线显示，光面上分布的凸点只有1nm左右的高度起伏，其表面粗糙度为0.1nm左右，而糙面的高度起伏则达到了3.2um，表面粗糙度则为500nm左右。
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玻璃屏检测
选取的测量区域发现了一条宽6um，深6nm的肉眼无法观测到的划痕，玻璃屏表面的粗糙度在1nm附近。
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玻璃表面台阶检测
9 ~2 q: j/ E- }图为透明玻璃表面镀的一层金属膜，需要测膜层的厚度，由于其非透明的特性，薄膜测厚仪无法进行测量，而由于其膜层厚度精度在纳米级别，接触式的台阶仪和其它的非接触式光学仪器也存在测量误差较大的风险，而以光学干涉原理为基础研制成的光学3D表面轮廓仪，利用软件的自动面台阶高检测功能对重建的3D图像两台阶高进行检测，从数值可知，两台阶面平均高度差为82nm，而至大高度差90nm，至小高度差为78nm。

) d$ y+ z, C, ]7 Q: w. Y7 d光学3D表面轮廓仪的特殊光源模式可以广泛适用于从光滑到粗糙等各种精细器件表面的测量；通道气浮隔振系统大幅减小了环境振动的影响，还可以降低高精度量测时的噪声，提高超光滑表面形貌的测试精度。

SuperViewW光学3D表面轮廓仪囊括粗糙度、平面度、孔洞分析等3D测量功能，覆盖距离、角度、直径测量等2D轮廓分析功能，提供依据ISO/ASME/EUR/GBT四大国内外标准共计300余种2D、3D参数作为评价标准。
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在实际应用中被广泛应用于材料学领域的研究和应用。它可以用来测量各种材料的微观形貌，包括金属、陶瓷、塑料等。通过获取物体的三维形貌信息，研究人员可以了解材料的表面粗糙度、形状和尺寸等参数，从而进一步分析材料的性能和特性。此外，光学3D表面轮廓仪还可以应用于制造业等领域，在半导体制造及封装工艺检测、3C电子玻璃屏及其精密配件、光学加工、微纳材料及制造等行业中，提供重要的技术支持。