轮廓术-发现微米大小物体的指南

在众多的工业和研究应用中，非接触式和超精密表面分析具有相当大的兴趣，以确保在审查下的材料质量，并识别甚至最小的轮廓偏差。

阿托库伯的主要好处之一工业位移传感器是大接受角。Attocube的IDS是一款基于光纤的三通道Fabry-Pérot干涉仪。得益于其专利技术，该系统可以在测量方向大于10°倾角的表面进行测量。本文演示了这种技术，展示了微米尺寸金属圆柱体的纳米级精确三维轮廓测量数据。

图1所示。金属圆筒安装在由定位器和精密扫描仪组成的3D堆栈上。圆柱体的表面从上方(z轴)测量，同时跟踪其位置(x轴和y轴)。

实验装置

测量对象本身安装在attocube 3D定位器(ANPxyz101)上，顶部有一个3D扫描仪(anxyz100)。这使得简单，快速定位在一个5 × 5 × 5毫米^3.移动范围细，精确定位在50 × 50 × 24 μ m内^3.．

使用三个传感器头连接到attocube的IDS的实验设置如图1所示。采用直径12 mm、工作距离2.8 mm (D12/F2.8)、光斑尺寸优于2µm的聚焦传感器头对圆柱体表面进行测量。垂直于此，两个聚焦D4/F8传感器头被用来测量沿(x轴)和垂直(y轴)到圆柱体轴向的相对位移。因此，记录每个被测表面点的所有三个坐标，实现完整的三维重建。

一旦设置准备好了，它花了不到一分钟的时间来调整气缸，并把它带入D12/F2.8传感器头的焦点。当圆柱体接近焦点时，对准信号立即显示出高对比度。D12/F2.8传感器头的最大允许z-位移为120µm。

图2。在直径为400 μ m和315 μ m的两种金属圆柱体上进行了形貌测量。测量的轮廓(实红色和蓝色线)显示范围为±230µm (a)和±50µm (b)。圆柱体的公称直径用虚线表示。红色虚线(b)表示圆柱体1的直径公差为±300nm。

结果

图2(a)为直径为400µm和315µm的两个金属圆柱体沿y轴方向的测量z位移(红实线和蓝实线)和指定z位置(虚线)。图2(b)显示了相应的放大图。从这个图表中，角度对准公差D12一生传感器头直接推导出大于±10°。如此宽的角容差解释了为什么测量可以这么快地完成。

图3。(a)三维彩色图显示直径200µm圆柱体的表面形态。每种颜色代表z方向上100纳米高度的步长。(b)金属圆柱体的表面也以二维图形显示。

需要注意的是，当测量较低反射率的材料时，如蓝宝石或玻璃，校准公差将大得多。欧洲杯足球竞彩此外，更大尺寸的曲面物体(例如三坐标测量机或旋转轴的球面接触探头)也可以很容易地进行详细研究。

图2(b)所示的两个金属圆柱体(红色和蓝色实线)的测量表面轮廓现在可以与它们各自的理想圆形(红色和蓝色虚线)进行比较:在圆柱体1(红线)的顶部可以看到大约300 nm(红虚线)的偏差，而在圆柱体2(蓝线)的最大偏差小于200 nm。除上述最大值外，测得的表面轮廓与规定直径400和315 μ m吻合较好。

单独测量的200µm金属圆柱体的三维表面采用所有干涉轴同时构建。所测剖面覆盖40 × 28 μ m²面积如图3(a)所示。在图3(b)中，绘制了相应的二维俯视图。可以看到许多变形:物体轮廓清晰地显示出其表面的凹痕，在中心位置深度约为400纳米。此外，在x = 0附近的前部直径轮廓有一个长度约为10µm的平台。

结论

综上所述，本文介绍了IDS精确测量微米级物体表面轮廓的能力。这种技术并不局限于静态分析。对移动或振动的微尺度物体(即使在外力的影响下)的测量已经被很好地执行。

这些信息来源于Attocube Systems AG提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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