ZYGO 與原子力顯微鏡（AFM）的互補性

在納米到微米尺度的表面形貌表征領域，ZYGO ZeGage Pro光學輪廓儀和原子力顯微鏡（AFM）是兩種核心但原理迥異的技術。它們并非簡單的替代關系，而是具有強烈的互補性。理解各自的特點和適用范圍，有助于用戶根據具體的科學或工程問題，選擇zui jia工具或組合使用，以獲得全mian表面信息。

• 原理：基于白光干涉的光學測量，非接觸。

  
  

• 垂直測量范圍：大，從<1 nm 到數毫米。

  
  

• 橫向測量范圍：大，單次測量從幾百微米到數毫米，拼接后更大。

  
  

• 垂直分辨率：亞納米級（在理想光滑表面）。

  
  

• 橫向分辨率：光學衍射極限限制，通常約0.3-0.5微米（取決于物鏡NA）。

  
  

• 測量速度：快，單次測量通常幾秒到幾十秒。

  
  

• 對樣品要求：需要一定的光反射信號，對透明、高反光、強散射表面有挑戰但可應對。

  
  

• 測量環境：通常在大氣環境下，也可適配于某些控制環境。

  
  

• 主要優勢：大范圍、高速度、非破壞、易操作、可測粗糙表面、三維全場數據。

  
  

• 原理：基于探針與樣品表面的原子間相互作用力，機械接觸或非接觸模式。

  
  

• 垂直測量范圍：通常<10微米。

  
  

• 橫向測量范圍：小，通常<100微米×100微米。

  
  

• 垂直分辨率：亞埃級（0.01 nm）。

  
  

• 橫向分辨率：原子級（在接觸模式下可達原子分辨率）。

  
  

• 測量速度：慢，單次掃描通常數分鐘到數十分鐘。

  
  

• 對樣品要求：幾乎無限制（導體、絕緣體、生物樣品等），但表面不能太粗糙（以免損壞探針）。

  
  

• 測量環境：大氣、液體、真空均可，環境控制靈活。

  
  

• 主要優勢：ji高的橫向和縱向分辨率、可測量原子/分子級結構、可測量局部力學性能（模量、粘附力）。

  
  

1. “先宏觀，后微觀"的偵cha策略：

   
   

• 使用ZeGage Pro快速對大區域（毫米級）進行掃描，定位感興趣的局部特征（如一個特定的缺陷、顆粒、紋理區域）。

  
  

• 然后，使用AFM對選定的微小區域（微米級）進行超高分辨率成像，觀察其原子/分子排列或納米級細節。

  
  

2. “形貌+性能"的組合表征：

   
   

• 用ZeGage Pro測量樣品整體的三維形貌、粗糙度、臺階高度等幾何參數。

  
  

• 用AFM測量特定位置的納米級形貌，并同時進行納米壓痕、 scratching 或摩擦磨損測試，獲取該位置的局部機械性能，建立微區形貌與性能的關聯。

  
  

3. 應對不同表面特性的分工：

   
   

• 對于非常光滑的表面（如磁頭、超精密光學元件）：需要原子級平整度評估時，用AFM。需要評估大面積面形誤差時，用ZeGage Pro。

  
  

• 對于粗糙或陡峭的表面：用ZeGage Pro，因為AFM探針可能無法跟蹤或損壞。

  
  

• 對于柔軟、易損傷或生物樣品：AFM的輕敲模式或液體環境模式更合適。ZeGage Pro的光學測量也可能適用，但需注意信號強度。

  
  

• 對于需要統計信息的表面（如平均粗糙度、缺陷密度）：用ZeGage Pro進行快速、大面積的統計測量更高效。

  
  

4. 跨尺度的關聯研究：

   
   

• 在研究從納米結構到微米結構的自組裝、涂層生長、腐蝕過程時，結合兩種技術可以覆蓋從分子尺度到工程尺度的完整演變過程。

  
  

ZYGO 與原子力顯微鏡（AFM）的互補性