Sensofar 3D白光干涉共聚焦3D光學(xué)輪廓測量
表面形貌的微觀特征直接影響著零部件的光學(xué)性能、機(jī)械性能和使用壽命。因此，對表面進(jìn)行三維尺度的精細(xì)測量成為許多行業(yè)的質(zhì)量控制與工藝研究環(huán)節(jié)。白光干涉共聚焦顯微鏡，作為一種3D光學(xué)輪廓測量設(shè)備，在此背景下提供了一種測量途徑。
從技術(shù)原理上看，它同時(shí)利用了兩種光學(xué)機(jī)制。一是白光干涉測量：利用白光光源短相干性的特點(diǎn)，通過垂直方向掃描樣品，在每一個(gè)像素點(diǎn)尋找干涉條紋對比度最高的位置，該位置對應(yīng)著零光程差，從而精確確定該點(diǎn)的表面高度。二是共聚焦顯微：通過照明針孔和探測針孔共軛，確保只有來自焦平面附近的光信號能高效通過并被探測器接收，這抑制了非焦面光線帶來的背景噪聲，提高了測量的信噪比和橫向分辨率。兩種技術(shù)的融合，使其在測量光滑、連續(xù)表面時(shí)能發(fā)揮干涉法的高垂直分辨率優(yōu)勢，在測量粗糙、離散特征時(shí)又能借助共聚焦原理獲得更清晰的成像。作為一套3D光學(xué)輪廓測量系統(tǒng)，它通常由光源、干涉物鏡、精密垂直掃描臺、光譜儀或彩色相機(jī)以及控制分析軟件等部分組成。工作流程大致為：將樣品置于載物臺上，通過光學(xué)系統(tǒng)對焦；控制掃描臺帶動干涉物鏡或樣品臺進(jìn)行垂直方向的精密步進(jìn)掃描；在每一個(gè)掃描位置，相機(jī)采集一幅干涉圖像；掃描結(jié)束后，軟件對每個(gè)像素點(diǎn)的整個(gè)掃描序列的干涉信號進(jìn)行處理，通過算法（如包絡(luò)線檢測、相位分析等）解算出該點(diǎn)的垂直高度；最終，所有像素點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)合成一幅完整的三維形貌圖。這種測量方式的應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)在多個(gè)方面。在汽車工業(yè)中，可用于測量發(fā)動機(jī)關(guān)鍵摩擦副零件（如缸套、活塞）的表面織構(gòu)或磨損后的形貌變化，為優(yōu)化潤滑設(shè)計(jì)提供參考。在顯示面板行業(yè)，用于測量OLED薄膜封裝層的表面平整度或微結(jié)構(gòu)的高度。在學(xué)術(shù)研究中，物理、化學(xué)領(lǐng)域的微納結(jié)構(gòu)制備與表征也常借助此類設(shè)備進(jìn)行形貌驗(yàn)證。與接觸式探針輪廓儀相比，它的主要優(yōu)點(diǎn)在于非接觸和測量速度快，能進(jìn)行面掃描而非線掃描。與激光共聚焦顯微鏡相比，它在垂直分辨率上通常具有優(yōu)勢，且對光源相干性要求帶來的激光散斑噪聲不敏感。當(dāng)然，不同原理的測量設(shè)備各有其適用的場景，用戶需根據(jù)樣品特性、測量參數(shù)要求和預(yù)算進(jìn)行選擇。為了獲得可靠的測量數(shù)據(jù)，操作中需要注意一些事項(xiàng)。樣品準(zhǔn)備方面，表面應(yīng)保持清潔，避免灰塵、油污影響反射。對于透明或半透明樣品，可能需要在其背面進(jìn)行涂黑處理以減少背面反射干擾。測量參數(shù)選擇方面，掃描步長、掃描范圍需要根據(jù)樣品表面起伏程度合理設(shè)置，以兼顧測量效率和精度。總而言之，白光干涉共聚焦顯微鏡是實(shí)現(xiàn)3D光學(xué)輪廓測量的一種有效工具。它通過非接觸的光學(xué)方式，能夠相對快速、全面地獲取樣品表面的三維形貌信息，并以直觀的圖像和量化的參數(shù)呈現(xiàn)出來。這為工藝改進(jìn)、質(zhì)量判定和科學(xué)研究提供了基于數(shù)據(jù)的決策依據(jù)。隨著智能化與自動化的發(fā)展，這類設(shè)備的操作流程可能進(jìn)一步簡化，數(shù)據(jù)分析功能也將更加深入和定制化，以滿足不斷發(fā)展的應(yīng)用需求。
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