ZYGO 與聚焦變焦技術(shù)的原理對(duì)比
在非接觸式三維表面形貌測(cè)量領(lǐng)域,白光干涉垂直掃描(VSI)和聚焦變焦(Focus Variation)是兩種主流且互補(bǔ)的技術(shù)。ZYGO ZeGage Pro是白光干涉技術(shù)的代表之一。理解這兩種技術(shù)的原理差異、優(yōu)勢(shì)與局限,有助于用戶根據(jù)樣品特性、測(cè)量需求(精度、速度、范圍)和預(yù)算,選擇最合適的測(cè)量方案。
ZYGO ZeGage Pro(白光干涉垂直掃描 - VSI):
原理核心:利用白光寬光譜的短相干特性。當(dāng)從樣品表面反射的光與參考鏡反射的光的光程差為零時(shí),才會(huì)產(chǎn)生高對(duì)比度的干涉條紋。通過(guò)垂直掃描樣品或物鏡,探測(cè)器記錄下每個(gè)像素點(diǎn)光強(qiáng)隨掃描位置變化的曲線,該曲線出現(xiàn)峰值時(shí)對(duì)應(yīng)的掃描位置即為該點(diǎn)的表面高度。它是一種相干的、基于干涉的光學(xué)方法。
垂直分辨率:極gao,可達(dá)亞納米級(jí),尤其在測(cè)量光滑連續(xù)表面時(shí)。
橫向分辨率:受光學(xué)衍射極限限制,約為0.3-0.5微米(依賴于物鏡NA)。
測(cè)量范圍:垂直范圍大,從納米到數(shù)毫米。
測(cè)量速度:對(duì)于中等面積,速度很快。
原理核心:是一種非相干的、基于幾何光學(xué)的景深擴(kuò)展方法。系統(tǒng)通過(guò)垂直掃描,在每一個(gè)掃描高度采集一幅具有有限景深的清晰聚焦圖像。軟件算法分析每一幅圖像中每個(gè)像素的聚焦清晰度(通過(guò)對(duì)比度、梯度等函數(shù)計(jì)算),找到該像素最清晰對(duì)焦時(shí)所對(duì)應(yīng)的掃描高度,即為該點(diǎn)的表面高度。它本質(zhì)上是將一系列2D光學(xué)切片合成為3D形貌。
垂直分辨率:較低,通常在納米到百納米級(jí),取決于物鏡景深和算法。
橫向分辨率:同樣受光學(xué)衍射極限限制,與同級(jí)物鏡的白光干涉儀相當(dāng)。
測(cè)量范圍:垂直范圍很大,可達(dá)毫米級(jí)甚至更大。
測(cè)量速度:通常比VSI慢,因?yàn)樾枰诿總€(gè)高度采集全幅圖像并進(jìn)行大量清晰度計(jì)算。
選擇ZYGO ZeGage Pro (VSI):當(dāng)您的主要任務(wù)是測(cè)量光滑表面的納米級(jí)粗糙度、亞納米級(jí)臺(tái)階高度、超精密面形,且樣品光學(xué)反射性較好時(shí)。它是光學(xué)、半導(dǎo)體、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、MEMS等行業(yè)的黃金標(biāo)準(zhǔn)。
選擇聚焦變焦技術(shù):當(dāng)您需要測(cè)量極其粗糙、有復(fù)雜幾何形狀、大深寬比結(jié)構(gòu)的樣品(如機(jī)加工零件、增材制造件、巖石、牙齒),且對(duì)納米級(jí)分辨率要求不高時(shí)。它在汽車(chē)、重工、地質(zhì)、牙科等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
在許多現(xiàn)代化的多功能測(cè)量系統(tǒng)中,已經(jīng)開(kāi)始集成這兩種技術(shù),用戶可根據(jù)樣品一鍵切換,以發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)。理解其原理差異,是做出正確技術(shù)選型和合理解讀測(cè)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。
ZYGO 與聚焦變焦技術(shù)的原理對(duì)比