布魯克ContourX-500的光學(xué)系統(tǒng)與測量原理

ContourX-500的核心競爭力源于其*的光學(xué)系統(tǒng)和對白光干涉原理的穩(wěn)定實現(xiàn)。理解其工作原理，有助于更有效地發(fā)揮儀器的性能。

白光掃描干涉技術(shù)（VSI）
ContourX-500主要采用白光掃描干涉法進行測量。與單色光干涉不同，白光相干長度很短，只有在光程差接近于零的極小范圍內(nèi)才會產(chǎn)生清晰的干涉條紋。測量時，儀器內(nèi)部的干涉物鏡會將一束白光分成兩路：一路投射到參考鏡，另一路投射到樣品表面。反射回來的兩路光發(fā)生干涉。通過精密壓電陶瓷（PZT）驅(qū)動器帶動干涉物鏡在Z方向進行垂直掃描，記錄下每一個像素點光強隨時間變化的信號。

核心光學(xué)組件

1. 寬帶光源： 提供寬光譜范圍的白光，確保較短的相干長度，從而精確定位零光程差的位置。

2. 干涉物鏡： 這是光學(xué)系統(tǒng)的核心。內(nèi)部集成了分光鏡和參考鏡。ContourX-500通常配備多種倍率的干涉物鏡（如5X, 10X, 20X, 50X），以適應(yīng)不同分辨率和視野的需求。物鏡的數(shù)值孔徑（NA）影響著橫向分辨率和垂直測量范圍。

3. 精密Z向掃描臺： 負責(zé)承載干涉物鏡進行納米級精度的垂直運動，其掃描的平穩(wěn)性和定位準確性直接關(guān)系到垂直方向的測量結(jié)果。

4. 高動態(tài)范圍相機： 用于捕捉整個視場內(nèi)在掃描過程中每個位置的干涉圖像序列。

數(shù)據(jù)處理與三維重建
掃描結(jié)束后，每個像素點都會得到一組光強隨掃描位置變化的干涉信號。軟件算法會分析這組信號，通過尋找干涉條紋對比度最高的位置（即相干包絡(luò)的峰值），來精確計算出該像素點對應(yīng)的樣品表面高度值。對圖像中的所有像素點進行同樣的計算，最終重建出完整的、具有真實高度信息的三維表面形貌圖。

技術(shù)特點
這種非接觸式測量方式避免了劃傷樣品或探針磨損的問題，特別適合于柔軟、脆弱或需要無損檢測的樣品。同時，VSI技術(shù)對具有大臺階、高深寬比結(jié)構(gòu)的樣品也能進行有效的測量。

ContourX-500的光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)過精心設(shè)計和校準，旨在將這一復(fù)雜的光學(xué)物理過程轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、可靠的表面三維數(shù)據(jù)，為使用者的分析工作打下堅實的基礎(chǔ)。