觀測微觀世界的利器！揭秘光學3D表面輪廓儀的三維顯微成像技術

光學3D表面輪廓儀(白光干涉儀)利用白光干涉原理，以0.1nm分辨率精準捕捉物體的表面細節(jié)，實現(xiàn)三維顯微成像測量，被廣泛應用于材料學領域的研究和應用。

了解工作原理與技術

材料學領域中的光學3D表面輪廓儀，也被稱為白光干涉儀，是利用白光干涉原理進行成像測量的儀器，是一種通過測量干涉光的干涉條紋來獲取物體表面形貌的方法。

該儀器通過發(fā)射一束寬光譜的白光，并將其照射到被測物體表面，然后收集被物體反射的光線，形成一系列干涉條紋。干涉條紋的形態(tài)和分布與物體表面的高度和形狀有關，通過分析這些干涉條紋，從而得到物體的三維形貌信息。

光學3D表面輪廓儀在測量中采用了自適應光學系統(tǒng)，提供自動對焦、自動找條紋、自動調亮度等自動化輔助功能，可以根據(jù)被測物體的形狀和表面特性，自動調節(jié)光路和光學參數(shù)，以達到最好的成像效果。這種自適應光學系統(tǒng)的應用，不僅可以減少成像過程中的誤差和失真，還可以提高成像的分辨率和清晰度。

此外，針對完成樣品超光滑凹面弧形掃描所需同時滿足的高精度、大掃描范圍的需求，SuperViewW光學3D表面輪廓儀的擴展型相移算法EPSI集合了相移法PSI的高精度和垂直法VSI的大范圍兩大優(yōu)點，在自動拼接模塊下，只需要確定起點和終點，即可自動掃描，自動濾除樣品表面噪點，重建超光滑表面區(qū)域。

了解產品特點與應用

從0.5%~100%反射率的樣品，光學3D表面輪廓儀均可測量。比如透明的玻璃表面，加上增透膜，其反射率小于1%；也可以用于測試直至100%反射率的各類高反表面。

在可見光領域，球面透鏡是一種基礎的光學器件，其表面粗糙度和曲率半徑都關系著光的傳播效果，光學3D表面輪廓儀可以一次完成這兩項參數(shù)的檢測。某型號雙膠合透鏡（圖），取透鏡上表面進行檢測，得其粗糙度小于1nm，曲率半徑為61.2mm左右，與理論值61.5mm僅差0.3mm左右，考慮到光學透鏡的加工容許誤差為2%，因此所測值與理論相符。

一般加工出來的藍寶石玻璃分為單面拋光和雙面拋光兩種，拋光程度——也就是表面粗糙度直接決定了其表面質量等級，圖為一片單面拋光藍寶石玻璃的光面和糙面的粗糙度檢測圖像及數(shù)據(jù)。 光面的粗糙度曲線顯示，光面上分布的凸點只有1nm左右的高度起伏，其表面粗糙度為0.1nm左右，而糙面的高度起伏則達到了3.2um，表面粗糙度則為500nm左右。

如圖，選取的測量區(qū)域發(fā)現(xiàn)了一條寬6um，深6nm的肉眼無法觀測到的劃痕，玻璃屏表面的粗糙度在1nm附近。

圖為透明玻璃表面鍍的一層金屬膜，需要測膜層的厚度，由于其非透明的特性，薄膜測厚儀無法進行測量，而由于其膜層厚度精度在納米級別，接觸式的臺階儀和其它的非接觸式光學儀器也存在測量誤差較大的風險，而以光學干涉原理為基礎研制成的光學3D表面輪廓儀，利用軟件的自動面臺階高檢測功能對重建的3D圖像兩臺階高進行檢測，從數(shù)值可知，兩臺階面平均高度差為82nm，而至大高度差90nm，至小高度差為78nm。

光學3D表面輪廓儀的特殊光源模式可以廣泛適用于從光滑到粗糙等各種精細器件表面的測量；通道氣浮隔振系統(tǒng)大幅減小了環(huán)境振動的影響，還可以降低高精度量測時的噪聲，提高超光滑表面形貌的測試精度。

SuperViewW光學3D表面輪廓儀囊括粗糙度、平面度、孔洞分析等3D測量功能，覆蓋距離、角度、直徑測量等2D輪廓分析功能，提供依據(jù)ISO/ASME/EUR/GBT四大國內外標準共計300余種2D、3D參數(shù)作為評價標準。

在實際應用中被廣泛應用于材料學領域的研究和應用。它可以用來測量各種材料的微觀形貌，包括金屬、陶瓷、塑料等。通過獲取物體的三維形貌信息，研究人員可以了解材料的表面粗糙度、形狀和尺寸等參數(shù)，從而進一步分析材料的性能和特性。此外，光學3D表面輪廓儀還可以應用于制造業(yè)等領域，在半導體制造及封裝工藝檢測、3C電子玻璃屏及其精密配件、光學加工、微納材料及制造等行業(yè)中，提供重要的技術支持。