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淮南非接觸式表面粗糙度輪廓儀檢測(cè)

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淮南非接觸式表面粗糙度輪廓儀檢測(cè) 表面粗糙度的測(cè)量方法基本上可分為接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量?jī)深?lèi)：在接觸式測(cè)量中主要有比較法、印模法、觸針?lè)ǖ?非接觸測(cè)量方式中常用的有光切法、散斑法、像散測(cè)定法、光外差法、AFM 、飛光學(xué)傳感器法等。

詳細(xì)介紹

淮南非接觸式表面粗糙度輪廓儀檢測(cè)

非接觸式表面粗糙度輪廓儀對(duì)表面粗糙度的測(cè)量，就是利用對(duì)被測(cè)表面形貌沒(méi)有影響的手段間接反映被測(cè)表面的信息來(lái)進(jìn)行測(cè)量的方法，這類(lèi)方法大的優(yōu)點(diǎn)就是測(cè)量裝置探測(cè)部分不與被測(cè)表面的直接接觸，保護(hù)了測(cè)量裝置，同時(shí)避免了與測(cè)量裝置直接接觸引入的測(cè)量誤差。

光切法

光切法是利用光切原理來(lái)測(cè)量表面粗糙度的方法，它將一束平行光帶以一定角度投射與被測(cè)表面上，光帶與表面輪廓相交的曲線影像即反映了被測(cè)表面的微觀幾何形狀，解決了工件表面微小峰谷深度的測(cè)量問(wèn)題，避免了與被測(cè)表面的接觸。由于它采用了光切原理，所以可測(cè)表面的輪廓峰谷的大和小高度，要受物鏡的景深和鑒別率的限制。峰谷高度超出一定的范圍，就不能在目鏡視場(chǎng)中成清晰的真實(shí)圖像而導(dǎo)致無(wú)法測(cè)量或者測(cè)量誤差很大但由于該方法成本低、易于操作，所以還在被廣泛應(yīng)用，如上海光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的9J(BQ)光切法顯微鏡。

散斑法

有單模半導(dǎo)體激光器La發(fā)出的光束經(jīng)透鏡發(fā)散，由分光鏡S分成兩路，一路照射被測(cè)表面O,另一路通過(guò)S射到平面反射鏡M返回，作為參考光與被測(cè)表面返回的散射光重新在S匯合發(fā)生干涉，采用CCD攝像機(jī)記錄干涉圖樣，并存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中。參考鏡M與一個(gè)壓電陶瓷(PZT)相連，PZT由計(jì)算機(jī)控制，能使參考鏡M產(chǎn)生一個(gè)微小位移W（x，y）將發(fā)生變化。由于相位差是與輪廓深度(即光程差)對(duì)應(yīng)的，因此可根據(jù)W（x，y）確定各點(diǎn)的粗糙度。

散斑法和像散法

激光散班反映了被激光照射表面的微觀結(jié)構(gòu)情況，但要從中直接得出表面參數(shù)的信息是非常困難的，特別在用單色光照明粗糙表面時(shí)，由于非常粗糙表面所形成的散斑并不*由粗糙度決定，因此用散斑測(cè)量表面粗糙度時(shí)，只在一定的范圍內(nèi)合適在某些情況下，由于表面過(guò)于光滑而無(wú)法用電子散斑干涉儀進(jìn)行測(cè)量，而有時(shí)也有可能由于表面過(guò)于粗糙而無(wú)法測(cè)量，故此時(shí)可用銀灰色的噴漆作為輔助手段，其形狀差條紋的靈敏度可高達(dá)10μm。淮南非接觸式表面粗糙度輪廓儀檢測(cè)

像散測(cè)定法

測(cè)量原理物體表面上被照射著的光B通過(guò)物鏡成像于位置Qx當(dāng)光點(diǎn)與物鏡距離(光軸方向)變到A或者C時(shí)，則成像位置也會(huì)分別移至Px或Sx若從處于中間并垂直于光軸的面上來(lái)觀察其光束，就可發(fā)現(xiàn)光束的直徑也隨之變化也就是可以檢測(cè)光束直徑的變化量來(lái)判斷成像的位置在物鏡后面插入一塊只能在Y軸方向聚束的柱面透鏡Y軸方面的成像將往前移至Py，Qy，Sy以后光束便發(fā)散由于X軸，Y軸方向上成像位置的不同，光束成橢圓狀，如圖4所示，故光點(diǎn)遠(yuǎn)離物鏡時(shí)，則為長(zhǎng)軸在Y軸上的橢圓;相反，靠近物鏡時(shí)，則為長(zhǎng)軸在X軸上的橢圓，用象限光電探測(cè)器(四等分光電二極管)作傳感器，光束經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后再放大和計(jì)算，可獲得與被測(cè)表面微小變位量相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，這種方法分辨力可達(dá)到納米級(jí)別，但測(cè)量范圍較小。

光外差干涉法

常見(jiàn)的干涉顯微鏡分兩種形式，我國(guó)這兩種形式的產(chǎn)品型號(hào)分別為6J和6JA型(如上海光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的6JA(JBS))，光外差干涉法就是在此基礎(chǔ)上提出的一種新方法。

光外差法的原理圖。由He-Ne激光器1發(fā)出的激光被分光鏡2分成兩路:一路透射經(jīng)聲光調(diào)制器凡一級(jí)衍射光頻率增加f 2= 40MHZ、經(jīng)反射鏡4擴(kuò)束系統(tǒng)8由透鏡會(huì)聚到物鏡14的后焦點(diǎn)上，經(jīng)14后成為平行光照射到被測(cè)面15上，作為參考光束;另一路由分光鏡2反射經(jīng)聲光調(diào)制器5一級(jí)衍射光頻增加f 1= 41MHZ、經(jīng)反射鏡6擴(kuò)束系統(tǒng)7分光鏡12，由物鏡14會(huì)聚在樣品表面，作為測(cè)量光束，測(cè)量光斑的大小由物鏡14的參數(shù)決定。

透過(guò)分光鏡12的測(cè)量光束與被分光鏡12反射的參考光束產(chǎn)生拍波;由探測(cè)器13接收，產(chǎn)生參考信號(hào)，而從被測(cè)面返回的兩束光由分光鏡10反射進(jìn)入探測(cè)器12產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)將探測(cè)器11、13接收到的測(cè)量與參考信號(hào)送入相位計(jì)進(jìn)行比相，于是可測(cè)得表面輪廓高度值從理論推導(dǎo)中可以看到，干涉儀二臂不共路部分的相位差通過(guò)比相，其影響被消除，這對(duì)提高儀器的抗*力，提高信噪比十分有私該測(cè)量裝置的缺點(diǎn)是用了兩個(gè)價(jià)格昂貴的聲光調(diào)制器，不利于產(chǎn)品化。

AFM法

AFM的工作原理如當(dāng)將一個(gè)對(duì)微弱力極其敏感的微懸臂一端固定，另一端帶有一微小探針(約10nm)接近被測(cè)試樣至納米級(jí)距離范圍時(shí)，根據(jù)量子力學(xué)理論，在這個(gè)微小間隙內(nèi)由于針尖*原子與樣品表面原子間

產(chǎn)生極微弱的原子排斥力。由驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)控制X, Y,Z三維壓電陶瓷微位移工作臺(tái)帶動(dòng)其上的被測(cè)樣品逼近探針并使探針相對(duì)掃描被測(cè)樣品。通過(guò)在掃描時(shí)控制該原子力的恒定，帶有針尖的微懸臂在掃描被測(cè)樣品時(shí)由于受針尖與樣品表面原子間的作用力的作用而在垂直于樣品表面的方向起伏運(yùn)魂利用微懸臂彎曲檢測(cè)系統(tǒng)可測(cè)得微懸臂對(duì)應(yīng)于各掃描點(diǎn)位置的彎曲變化，從而可以獲得樣品表面形貌的三維信息，其高度方向和水平方向的分辨力可分別達(dá)到0.1nm和1nm。

光學(xué)傳感器法

光學(xué)傳感器法是在光學(xué)三角測(cè)距法的原理上提出來(lái)的，其工作原理

裝置主要有兩部分構(gòu)成，有兩個(gè)位置敏感探測(cè)器(PSD)和激光器組成的對(duì)稱(chēng)三角測(cè)距器及兩個(gè)光電二極管組成的光傳感器由PSD探測(cè)到攜帶被測(cè)物體表面信息的光信號(hào)，輸出兩路信號(hào)(Td和Tcl );光電二極管探測(cè)到的光信號(hào)后輸出一路模擬電壓信號(hào)(Sc2 )，然后利用PSD和光電二極管探測(cè)到的信號(hào)與被測(cè)物表面粗糙度的關(guān)系就可以確定被測(cè)物體表面的粗糙度該方法采用技術(shù)較成熟的光學(xué)三角法，比較容易實(shí)現(xiàn)，但是測(cè)量精度不高。