共聚焦白光干涉輪廓儀S lynx2 工作原理簡(jiǎn)述
理解共聚焦白光干涉輪廓儀S lynx2的工作原理，有助于更好地應(yīng)用它來(lái)應(yīng)對(duì)不同的測(cè)量場(chǎng)景。它本質(zhì)上是一個(gè)光學(xué)三維測(cè)量系統(tǒng)，其核心能力源自共聚焦和白光干涉這兩種物理光學(xué)技術(shù)的結(jié)合與互補(bǔ)。
共聚焦測(cè)量模式：
這種模式主要利用光學(xué)層析原理。系統(tǒng)使用一個(gè)點(diǎn)光源（通常是LED或激光二極管）照射樣品，并通過(guò)一個(gè)共軛的針孔來(lái)探測(cè)反射光信號(hào)。只有當(dāng)樣品表面某一點(diǎn)精確位于物鏡的焦平面上時(shí)，該點(diǎn)的反射光才能最大限度地通過(guò)針孔被探測(cè)器接收。當(dāng)樣品在垂直方向（Z軸）被掃描時(shí)，系統(tǒng)記錄下每一個(gè)X-Y位置點(diǎn)光強(qiáng)信號(hào)達(dá)到最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的Z軸高度。通過(guò)逐點(diǎn)或逐線掃描整個(gè)視場(chǎng)，并分析每個(gè)像素點(diǎn)光強(qiáng)隨Z軸變化的曲線，就可以重建出樣品表面的三維高度圖。
共聚焦模式對(duì)于漫反射表面，如粗糙的金屬、陶瓷、噴砂面等，通常有較好的適用性。其垂直分辨能力較高，但橫向分辨率主要受限于所用物鏡的數(shù)值孔徑和光源波長(zhǎng)。
白光干涉測(cè)量模式：
這種模式基于白光干涉的原理。系統(tǒng)采用寬帶白光光源（如LED），光線通過(guò)干涉物鏡后，被分束器分為兩路：一路射向參考鏡，一路射向樣品表面。兩路光反射回來(lái)后重新組合，發(fā)生干涉。由于使用的是白光，其相干長(zhǎng)度很短，只有在光程差近乎為零的極小區(qū)域內(nèi)才能觀察到清晰的干涉條紋。當(dāng)系統(tǒng)在垂直方向掃描樣品時(shí)，對(duì)于表面每一點(diǎn)，當(dāng)樣品光路與參考光路的光程相等時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)干涉信號(hào)的極大值（相關(guān)峰）。通過(guò)精密探測(cè)這個(gè)相關(guān)峰出現(xiàn)的位置，就可以確定該點(diǎn)相對(duì)于參考鏡的高度。
白光干涉模式對(duì)于光滑、連續(xù)的表面，尤其是具有微小臺(tái)階、薄膜結(jié)構(gòu)的表面，測(cè)量速度較快，且具有亞納米級(jí)別的垂直分辨率潛力。它對(duì)鏡面或半鏡面反射表面的測(cè)量效果較好。
S lynx2的技術(shù)集成：
S lynx2將上述兩種技術(shù)的光路和探測(cè)器集成在一個(gè)系統(tǒng)中。用戶可以在軟件中根據(jù)樣品表面的反射特性、粗糙度、所需測(cè)量速度和精度等因素，選擇合適的測(cè)量模式。這種設(shè)計(jì)使得一臺(tái)設(shè)備能夠覆蓋更廣泛的樣品類型和測(cè)量需求。軟件通常具備智能模式推薦功能，可以基于樣品的預(yù)覽圖像，輔助用戶選擇合適的掃描模式。
三維形貌重建過(guò)程：
無(wú)論采用哪種模式，其基本流程都包括：
垂直掃描：驅(qū)動(dòng)樣品臺(tái)或干涉物鏡在Z軸方向進(jìn)行精密步進(jìn)移動(dòng)。
數(shù)據(jù)采集：在每一個(gè)Z軸位置，獲取整個(gè)視場(chǎng)的二維強(qiáng)度圖像（對(duì)于白光干涉，是干涉圖；對(duì)于共聚焦，是共聚焦圖像）。
信號(hào)分析：對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)在Z軸掃描過(guò)程中的強(qiáng)度變化曲線進(jìn)行分析。在共聚焦模式下，尋找強(qiáng)度峰值位置；在白光干涉模式下，尋找干涉條紋對(duì)比度最高的位置或通過(guò)相位解算算法確定零光程差點(diǎn)。
高度圖生成：將所有像素點(diǎn)計(jì)算出的高度值組合起來(lái)，就得到了代表樣品表面形貌的數(shù)字高度矩陣，即三維形貌圖。
通過(guò)這種非接觸式光學(xué)掃描，共聚焦白光干涉輪廓儀S lynx2能夠快速、準(zhǔn)確地獲取表面微觀形貌的完整三維信息，為后續(xù)的定量分析提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
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