表面形貌测量仪技术参数
马尔接触式面形轮廓仪LD 130与LD 260 性能及规格参数
4 M a rS u r f LD 130 / L D 26 0
衍射面测量 衍射面分析
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分析衍射区宽度以及高度 分析以及剔除基础轮廓（球面, 非球面, 平面） 对每一个衍射区输出带有公差的参数: 角度, 高度, 形状误 差, Pt, … 数据导出用于生产设备修正
非连续轮廓的 2D和3D测量
MarSurf LD 130 非球面 / LD 260 非球面 非球面定义
一个非球面表面是从一个球面偏离出来的折射或反射面. 对于一个 基于锥体的非球面表面中, 矢量 Z（对应横向坐标上 的垂直坐标）的数学描述可以是以下等式
描述
现在越来越多的光学系统都要求一个紧凑的系统设计, 例如： 变焦镜头, DVD 光头以及手机照相机镜头等. 为了达到这个目 的, 在传统球面镜头的基础上, 光学行业正在向生产非球面镜头 转变. 在Mahr的轮廓测量单元中, 评价程序可以分析非球面表面形貌, 实际测得的数据将在软件中与已经定义好的名义数据进行比较 与计算, 进而得到我们所需要的差值结果. 误差结果可以各种机器可读的格式进行输出, 方便生产设备进行 工艺调整（闭环控制. 相比较激光干涉仪而言，测针式的测量可以将 2D和3D的测量 都应用在较粗糙的光学表面上，这样就可以在生产的初期实现 测量与补正(研磨).
• 旋转对称的物体如球面, 非球面, 锥面等都可以一个系统内完
增加的灵活性
测量, 没有任何附加投资! • 超大测量范围 400 mm • 快速的测量速度与动力 (大镜头可高达10 mm/s 小镜头可慢至 0.02 mm/s) • 驱动器可旋转角度 (+ / - 45°) • 测针全自动定位 新型的测头系统 – 仿生学设计的测臂 LP D 系列 • 高效动力来自于加强的刚性与避震性, 以及降低的惯性: 新: - 优化的机械设计 - 创新性的材料选择 • 测臂集成芯片: - 感知与识别测臂 - 核实正确的安装位置 - 测臂直接提供校准数据
表面形貌测量仪器的工作原理
表面形貌测量仪器的工作原理表面形貌测量仪器是一种用来测量物体表面粗糙度、曲率等参数的仪器。
表面形貌测量在制造业中是非常重要的，因为它能够帮助制造商确定产品能否符合要求，如机械零件加工、汽车零件制造、电子产品生产等。
常见的表面形貌测量仪器有激光扫描仪、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等。
下面将逐一介绍这三种表面形貌测量仪器的工作原理。
激光扫描仪是基于激光照射的光学原理来测量物体表面高低起伏的。
激光扫描仪包括激光器、光学透镜和检测器等组件。
当激光照射在物体表面时，它就会被散射到各个方向并反射回来。
反射回来的光线被接收器接收并转换成电信号。
接收器会记录下光线经过表面反射的时间和位置信息，根据时间和位置信息，仪器可以计算出物体表面的高度或形状。
这种方法可以通过某些软件来对图像数据进行处理，生成三维模型，使得用户可以更好地了解物体的表面形状。
扫描电子显微镜是根据电子束对物体表面进行扫描来提供表面形貌信息的。
扫描电子显微镜由电子枪、电子光学系统、样品阶段、电子探测器、信号放大器、数字化处理器等组成。
在扫描过程中，电子束被聚焦成一个极小的束，在样品表面反射的电子束被探测器接收，然后由数字化处理器转换成图像信号。
对于不同的扫描形式，扫描电子显微镜可以获得各种不同的表面形貌信息。
这种方式的优点是可以提供高分辨率的表面形态图像，但需要在真空环境下使用，且需要一定的技术和经验才能掌握。
原子力显微镜利用一个非常细的针尖来扫描物体表面，将针尖的位置和移动距离转换为电子信号，通过电信号来测量表面形貌。
在原子力显微镜中，针尖和物体之间的距离很短，不到一纳米，因此原子力显微镜可以获得非常高的分辨率。
原子力显微镜由样品台、精密仪器和计算机系统组成。
在仪器的操作中，针尖轻轻地接触物体表面，扫描过程中通过显微镜观察表面的形态，可以在纳米级别上实现表面形貌测量。
综上所述，表面形貌测量仪器可以通过各种各样的原理进行测量。
美国NANOVEA公司的三维非接触式表面形貌仪
美国NANOVEA公司的三维非接触式表面形貌仪一、 产品简介美国NANOVEA公司是一家全球公认的在微纳米尺度上的光学表面轮廓测量技术的领导者，生产的三维非接触式表面形貌仪是目前国际上用在科学研究和工业领域最先进表面轮廓测量设备，采用目前国际最前端的白光轴向色差原理（性能优于白光干涉轮廓仪与激光干涉轮廓仪）对样品表面进行快速、重复性高、高分辨率的三维表面形貌、关键尺寸测量、磨损面积、磨损体积、粗糙度等参数的测量。
二、产品分类该公司的三维非接触式表面形貌仪主要有4款：JR25、PS50、ST400与HS1000（区别见技术参数）：JR25便携式三维表面轮廓仪：野外操作或不可拆卸部件的理想选择·便携式表面形貌仪·结构紧凑，性价比高·替代探针式轮廓仪和干涉式轮廓仪·应用范围广·测量范围：25mm×25mmPS50表面轮廓仪：科研单位与资金不足企业的最佳选择·性价比高·结构紧凑·替代探针式轮廓仪和干涉式轮廓仪·应用范围广·测量范围：50mm×50mmST400表面轮廓仪：·应用范围广·适合大样品的测试·测量范围：150mm×150mm·360O旋转工作台·带彩色摄像机（测量前可自动识别特征区域）HS1000表面轮廓仪：·适用于高速超快自动测量场合·超高的扫描速度（可达1m/s，数据采集频率可达31KHz，最高可达324KHz）·能保证超高平整度和稳定性（花岗石平台）三、测量原理简介：Nanovea 公司的三维非接触式表面形貌测量仪采用的是国际最前端的白光轴向色差技术技术实现先进的高分辨率的三维图像扫描与表面形貌测量。
•利用白光点光源，光线经过透镜后产生色差，不同波长的光分开后入射到被测样品上。
• 位于白光光源的对称位置上的超灵敏探测器系统用来接收经被测样品漫反射后的光。
微结构表面形貌的测量
光学精密工程OPTICS AND PRECISION ENGINEERING1999年 第7卷 第3期 Vol.7 No.3 1999微结构表面形貌的测量周明宝 林大键郭履容 郭永康 摘 要 总结了现有各种微结构表面形貌测量方法,概述了这些方法的原理、特性及发展现状,并对各种方法的优越性、存在问题以及应用范围进行了比较。
关键词 微结构 表面形貌 测量Measurement of Microstructures TopographyZHOU Ming-Bao,LIN Da-Jian（State Lab of Optical Technologies on Microfabrication, Institute of Optics & Electronics,Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209)GUO Lü-Rong,GUO Yong-Kang(Physics Department, Sichuan University, Chengdu 610041)Abstract The existing various methods used to measure the surface topography of micro-structures are described. The principle, property and present situation of these methods are analyzed. Comparison for superiority, the existing problems and the applied range of these methods are given. Key words：Microstructures, Surface topography, Measurement1 引 言 微结构是随着微细加工技术的出现才出现的,是随着微细加工技术的发展逐步丰富和精细的。
三维表面形貌仪(ST400
ST400三维表面形貌仪（美国NANOVEA
产品介绍：
ST400型三维表面形貌仪是一款多功能的三维形貌仪，采用国际领先的白光共聚焦技术，可实现对材料表面从纳米到毫米量级的粗糙度测试，具有测量精度高，速度快，重复性好的优点，该仪器可用于测量大尺寸样品，并具有多种选项，包含360°旋转工作台，原子力显微镜模块，光学显微镜，特征区域定位等多种功能模块。
·应用范围广
·适合大样品的测试
·测量范围：150mm×150mm
·360O旋转工作台
·带彩色摄像机（测量前可自动识别特征区域）
1355/ 2027/ 062 云
产品特性:
1，采用白光共聚焦色差技术，可获得纳米级的分辨率
2，测量具有非破坏性，测量速度快，精确度高
3，测量范围广，可测透明、金属材料，半透明、高漫反射，低反射率、抛光、粗糙材料(金属、玻璃、木头、合成材料、光学材料、塑料、涂层、涂料、漆、纸、皮肤、头发、牙齿…)；
4，尤其适合测量高坡度高曲折度的材料表面
5，不受样品反射率的影响
6，不受环境光的影响
7，测量简单，样品无需特殊处理
8，Z方向,测量范围大：为27mm
主要技术参数：
1，扫描范围：150mm×150mm(最大可选600mm*600mm)
2，扫描步长：0.1μm
3，扫描速度：20mm/s
4， Z方向测量范围：27mm
4， Z方向测量分辨率：2nm
产品应用：
MEMS、半导体材料、太阳能电池、医疗工程、制药、生物材料，光学元件、陶瓷和先进材料的研发。
激光平整度仪的检测指标
激光平整度仪的检测指标
激光平整度仪是一种用于测量工件、钢板及其他坯料表面形貌的检测工具，包括检测仪本身和配备的激光传感器，其主要用于测量材料和表面形貌变化所形成的凹凸或疙瘩的大小，从而评价材料的表面质量和外观状态。
激光平整度仪的检测指标主要有以下几点：
一、表面凹凸度。
一般来说，凹凸表面的解析度或颠簸度对材料的表面质量起着至关重要的作用，特别是在装饰表面和触摸感上。
激光平整度仪可以测量工件、钢板及其他坯料表面形貌的凹凸度和颠簸度，以及凹凸与距离之间的关系，从而评估凹凸的大小，从而可以控制生产工艺及质量标准，以实现产品和检测的准确性要求。
二、对位误差。
激光平整度仪通过测量激光线的多次返回位置，可以测量材料的平面位置，也可以检测材料的对位误差，以检测成品加工后材料的精度情况，确保加工制程中材料的尺寸和形位控制达到设计要求。
三、计数器和空间尺寸。
激光平整度仪可以测量材料表面缺陷计数，如金属材料中缺陷的破损和气孔，也可以测量扩散性样品中缺陷处的尺寸和位置，进而可以检测出零件的三坐标，进而确定零件的拷贝精度和圆角精度问题。
四、表面粗糙度。
激光平整度仪可以测量零件的表面粗糙度，从而可以获得表面粗糙度的大小和类型，这对于评估零件的抛光效果和维护表面的安全质量十分重要，也是检测和探测缺陷的基础。
五、最小高度差。
激光平整度仪可以测量零件表面的最小高度差，这可以用于衡量表面形态变化的细微程度，根据不同应用环境决定材料的表面质量和精度。
而随着技术的不断发展，激光平整度仪在检测指标的多元化也将愈发丰富，可以有助于材料的不断改善和提升。
研磨加工中的研磨表面形貌分析
研磨加工中的研磨表面形貌分析研磨加工是现代制造业中不可或缺的一部分。
它利用研磨工具对工件进行磨削，以达到优化工件表面形貌的目的。
研磨加工广泛应用于许多工业领域，例如汽车制造、医疗器械制造、航空航天制造等。
在研磨加工中，研磨表面形貌是一个重要的性能指标。
研磨表面形貌直接影响到工件的功能和质量。
因此，对研磨表面形貌进行分析和评价是非常必要的。
研磨表面形貌分析的方法主要有两类：一是直接观察和测量研磨表面形貌，二是利用计算机辅助分析研磨表面形貌。
直接观察和测量研磨表面形貌的方法是最为直接和简单的方法。
其中最常用的测量方法是利用表面形貌测试仪。
表面形貌测试仪能够直接对工件表面形貌进行测量和分析，并提供各种表面形貌参数。
其中常用的表面形貌参数有Ra、Rz、Rt等。
这些参数可以用于描述工件表面的粗糙度、平整度、平面度等指标，从而评估研磨表面的质量。
在利用计算机辅助分析研磨表面形貌方面，主要应用的技术是数字图像处理技术和三维测量技术。
数字图像处理技术可以用于提取研磨表面的轮廓信息和纹理信息。
三维测量技术可以用于获取研磨表面的三维形貌信息。
数字图像处理技术中，常用的方法有灰度变换、边缘检测、纹理分析等。
其中，边缘检测是最为常用的技术之一。
边缘检测能够检测出图像中的边缘和轮廓线，从而提取出研磨表面的轮廓信息。
同时，纹理分析也是一个重要的技术。
纹理分析可以用于提取研磨表面的纹理特征，例如灰度变化、纹理方向和频率分布等。
三维测量技术中，常用的方法有激光三维测量、光学三维测量和机械式三维测量等。
其中，激光三维测量是最常用的技术之一。
激光三维测量能够对研磨表面进行快速、高精度的三维测量，并提供表面形貌参数和三维形貌数据。
除了上述方法之外，还有一些新的技术正在被应用于研磨表面形貌分析领域。
例如，人工智能和机器学习技术可以帮助快速、准确的判断研磨表面的质量。
其中，深度学习是目前应用最广泛的机器学习技术之一。
深度学习能够学习大量数据样本，从而获得对研磨表面的合理判断。
薄膜表面形貌的测量
实验六薄膜表面形貌的测量——原子力显微镜一、实验目的1、学习和了解AFM的结构和原理。
2、掌握AFM的操作和调试过程，并以之来观察样品表面的形貌。
3、学习用计算机软件来处理原始数据图像。
二、实验原理分析1. AFM基本原理原子力显微镜的工作原理就是将探针装在一弹性微悬臂的一端，微悬臂的另一端固定，当探针在样品表面扫描时，探针与样品表面原子间的排斥力会使得微悬臂轻微变形，这样，微悬臂的轻微变形就可以作为探针和样品间排斥力的直接量度。
一束激光经微悬臂的背面反射到光电检测器，可以精确测量微悬臂的微小变形，这样就实现了通过检测样品与探针之间的原子排斥力来反映样品表面形貌和其他表面结构。
在原子力显微镜的系统中，可分成三个部分：力检测部分、位置检测部分、反馈系统。
如图一显示。
（1）力检测部分在原子力显微镜系统中，所要检测的力是原子与原子之间的范德华力。
使用微悬臂来检测原子之间力的变化量。
如图2所示，微悬臂通常由一个一般100～500μm 长和大约500nm～5μm厚的硅片或氮化硅片制成。
微悬臂顶端有一个尖锐针尖，用来检测样品－针尖间的相互作用力。
（2）位置检测部分在原子力显微镜系统中，当针尖与样品之间有了作用之后，会使得悬臂摆动，所以当激光照射在微悬臂的末端时，其反射光的位置也会因为悬臂摆动而有所改变，这就造成偏移量的产生。
在整个系统中是依靠激光光斑位置检测器将偏移量记录下并转换成电的信号，以供SPM控制器作信号处理。
聚焦到微悬臂上面的激光反射到激光位置检测器，通过对落在检测器四个象限的光强进行计算，可以得到由于表面形貌引起的微悬臂形变量大小，从而得到样品表面的不同信息。
（3）反馈系统在原子力显微镜系统中，将信号经由激光检测器取入之后，在反馈系统中会将此信号当作反馈信号，作为内部的调整信号，并驱使通常由压电陶瓷制作的扫描器做适当的移动，以保持样品与针尖保持一定的作用力。
2.AFM 有三种不同的工作模式: 接触模式( contact mode) 、非接触模式(noncontact mode) 和共振模式或轻敲模式(Tapping Mode) 。
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表面形貌测量仪技术参数
1.设备用途说明
适用于各种机加工（如车、铣、钻、刨、镗、磨）金属表面粗糙度测量与评定；石材、塑料、纸张、木材等非金属表面的形貌测量与评定；球面、非球面、自由曲面、结构表面等表面形貌的测量与评定；台阶、沟槽高度的测量及工件尺寸的比较测量。
具有一定光反射率的非金属材料工件的表面形貌测量与评定；MEMS器件、集成电路、膜厚、刻线深度的测量与评定。
2.数量：1台
3.交货方式与地点：武汉理工大学
4.交货日期：合同生效后120天
5.设备工作环境：
环境温度：0～45°C
相对湿度：35°C时，≤80%
6.主要设备技术要求及参数
测量方式: 二维、三维轮廓测量；接触/非接触式测量
测量原理: 激光干涉位移测量，扫描白光干涉测量
技术指标:
6.1 激光干涉接触式表面测量
针尖端半径：≤2µm
垂直测量范围（z）：0~5mm
垂直分辨率（z）：5nm（全量程）
水平测量范围（x,y）：50mm×50mm
水平采样最小间隔：0.2μm
粗糙度测量最大误差：≤5％
6.2 白光干涉表面测量
垂直测量范围：0~40μm
垂直分辨率（z）：5nm
横向测量范围：0.3mm×0.2mm
横向分辨率：1μm
放大倍数：4~40X
6.3 软件主要功能：
虚拟仪器操作
滤波选择：最小二乘方法、算术平均中线方法、多项式方法、高斯方法。
评定参数：GB/T3505-2000的二维评定参数、ISO25178的三维评定参数。
图形显示：二维图形/三维图形。
6.4 仪器构成：
1）白光干涉显微镜
2）激光干涉触针位移传感器
3）图像采集系统
4）二维位移工作台
5）纳米垂直位移机构
6）工控机与控制器
7）标准刻线样板
8）表面形貌测量与分析软件。