三維光學輪廓儀布魯克ContourX-200測量模式
三維光學輪廓儀ContourX-200主要通過白光干涉原理進行測量,但其軟件和算法通常提供不同的測量模式或分析策略,以適應不同的表面類型和測量需求。理解這些模式有助于用戶在面對不同樣品時做出合適的選擇。
1. 垂直掃描干涉模式:
這是zui 常用和基本的測量模式,也稱為白光掃描干涉模式。
工作原理:如前所述,通過垂直掃描樣品或物鏡,采集一系列干涉圖,分析每個像素點干涉信號包絡的峰值位置來確定高度。這種模式對掃描范圍的適應性較強。
適用表面:適用于大多數有一定反射率的表面,特別是具有連續起伏、微小臺階或中等粗糙度的表面。其垂直測量范圍較寬,可以從數納米到數毫米。
特點:測量速度、垂直分辨率和測量范圍之間有較好的平衡。是處理未知表面或常規測量的shou 選模式。
2. 相移干涉模式:
這是一種更高垂直分辨率的干涉測量技術,通常用于測量超光滑表面或需要亞納米級精度的應用。
工作原理:在掃描過程中,在每個Z軸位置,通過壓電陶瓷微動參考鏡或相位調制器,引入已知的、精確的相位變化(如90°步進),采集多幅(通常5幅或以上)相移干涉圖。利用相位解算算法,可以直接計算出每個像素點的相位差,進而轉換為高度信息。這種方法不依賴于包絡檢測,能更精確地確定表面高度。
適用表面:極其光滑的表面,如高質量光學鏡面、硅片、拋光金屬表面等。要求表面起伏在波長量級以內(通常小于λ/4,約150納米),否則會出現相位模糊。
特點:提供更高的垂直分辨率(可達0.1納米甚至更高),但對表面粗糙度有限制,且測量范圍很小(通常限于一個波長以內)。對于超過此范圍的臺階,需要與VSI模式結合使用。
3. 智能或自動模式選擇:
先jin 的軟件可能具備智能模式判斷功能。
4. 大范圍掃描與拼接模式:
當單次掃描視場無法覆蓋整個待測區域時,需要使用此模式。
工作原理:通過高精度的電動樣品臺,按照預設的網格(如2x2, 5x5)移動樣品,對每個相鄰區域分別進行測量。軟件利用重疊區域的形貌特征,自動將所有子區域的測量數據對齊并拼接成一幅完整的大面積三維形貌圖。
適用場景:測量尺寸大于單個物鏡視場的樣品,如大尺寸光學元件、顯示屏局部、機械密封面等,需要評估整體平整度或大面積粗糙度分布。
5. 薄膜厚度測量模式(基于干涉):
對于透明或半透明薄膜,ContourX-200可以利用白光干涉原理測量其厚度。
選擇測量模式的考量因素:
表面粗糙度:光滑表面(Ra < 幾十納米)可考慮PSI模式;較粗糙表面使用VSI模式。
臺階高度或起伏范圍:大臺階(>150納米)必須使用VSI模式;微小起伏可使用PSI模式追求高分辨率。
測量速度要求:VSI模式通常較快;PSI模式可能需要更多相移圖,但單次掃描范圍小,有時整體更快。
樣品反射率:兩種模式都需要足夠的反射光信號。
是否需要測量薄膜厚度:選擇專門的薄膜分析模式或功能。
通過了解和合理運用這些測量模式,用戶可以充分發揮三維光學輪廓儀ContourX-200的潛力,更有效地應對各種表面三維形貌測量挑戰。
三維光學輪廓儀布魯克ContourX-200測量模式