白光干涉仪属于非接触式三维光学轮廓测量设备,依托白光低相干干涉原理,实现样品表面微观形貌的高精度无损检测,可完成粗糙度、台阶高度、薄膜厚度、面形等多参数分析,是半导体、光学、航空航天、材料科研领域不可或缺的精密检测设备。北京仪光科技作为Sensofar系列白光干涉仪国内代理,为各行业提供完整的测量解决方案与技术服务支持。
一、工作原理
白光为宽光谱光源,相干长度很短。设备光路将光源光束分为参考光与测量光两路:参考光投射至参考镜,测量光照射到被测样品表面;两束光反射后重新汇合,产生干涉条纹。
只有当两路光的光程差接近零时,才会出现高对比度干涉信号。仪器通过Z轴精密垂直扫描,采集每一个像素点的干涉信号,结合PSI相移干涉、CSI相干扫描干涉等算法,解析样品各点高度信息,重构完整三维表面形貌图像,输出各类形貌参数。
核心特点:非接触无损测量,不会划伤软质、镀膜、微纳结构样品,无需探针触碰样品表面。
二、核心技术优势(Sensofar系列,北京仪光科技主推机型)
1. 超高测量精度
垂直分辨率最高可达0.01 nm(PSI模式),常规CSI模式可达1 nm;可实现纳米至毫米跨尺度测量,适配超光滑表面与中等粗糙表面检测,能够捕捉极其细微的表面起伏变化。
2. 多测量模式融合
集成干涉、共聚焦、多焦面叠加技术,测量头内部无运动部件。可切换PSI、CSI、EPSI扩展相移干涉模式,兼顾超光滑镜面、粗糙表面、大台阶样品的测量需求,适配不同材质样品检测。
3. 样品适配范围广
可以测量金属、陶瓷、玻璃、光学镀膜、高分子、半导体晶圆等多种材料;无论是抛光镜面,还是磨砂、微结构样品均可完成检测,不受样品导电属性限制,弥补扫描电镜、接触式轮廓仪的局限。
4. 智能化软件分析
配套专业分析软件,可自动计算粗糙度、波纹度、台阶高度、薄膜厚度、体积、缺陷统计等三百余项参数;支持图像拼接、大视场扫描、自动报告输出,内置半导体、光学行业专用分析模板,简化检测流程,提升批量检测效率。
5. 硬件设计可靠
可选配高精度XY运动平台,搭配光学线性编码器,实现大区域样品扫描;整机结构紧凑,可适配洁净车间、实验室等多种场景,具备良好的稳定性与抗干扰能力。
三、主要应用领域
1. 半导体微电子行业
晶圆、光刻胶、芯片键合点、微流控器件检测;测量表面粗糙度、台阶高度、薄膜厚度,评估工艺良率,助力芯片制造工艺优化。
2. 光学元器件行业
镜片、棱镜、光学镀膜、光学模具的面形、粗糙度检测,评估镀膜均匀性,把控光学元件加工质量。
3. 航空航天与汽车制造
涡轮叶片、零部件涂层形貌检测;检测表面微缺陷、涂层厚度,评估零部件耐磨损、抗腐蚀性能,保障产品可靠性。
4. 材料科学与高校科研
薄膜材料、高分子、金属材料表面形貌研究;用于新材料机理分析、科研课题数据采集。
5. 消费电子、钟表制造
手机屏幕、精密零部件、手表零件微观形貌检测,完成产品质量管控。
四、仪器关键组成与日常使用要点
1.核心硬件组成
- 光学系统:白光光源、干涉物镜组,支持多倍率物镜快速切换;
- 精密扫描机构:Z轴压电扫描模块,实现垂直方向高精度扫描;
- 运动平台:可选XY高精度载物台,用于大视场拼接测量;
- 成像采集单元:CCD相机,采集干涉图像;
- 控制分析工作站:完成扫描控制、三维重构、数据处理与报告输出。
2.使用与维护要点
环境要求:仪器需要稳定的环境,尽量放置于隔振台,远离振动源;实验室温度保持稳定,避免环境光干扰测量;
样品准备:样品表面保持洁净无灰尘,灰尘会直接造成测量伪影;
校准维护:定期使用标准台阶片、粗糙度标准样块做系统校准;光学镜头避免手触碰,保持光学部件清洁;
操作规范:根据样品起伏高度,选择合适的测量模式与扫描量程,合理选配物镜倍率,兼顾视场与测量精度。
五、市场与选型参考
市场主流白光干涉仪以Sensofar等进口设备为代表,北京仪光科技提供整机销售、技术调试、售后维护、应用方案定制等一站式服务,覆盖实验室研发、工厂质检等不同场景。
选型时重点考量:
1.测量模式:是否需要PSI/CSI多模式,适配光滑、粗糙样品;
2.垂直量程与分辨率,匹配样品台阶高度、表面起伏;
3.物镜配置,是否支持大视场低倍物镜,满足大面积样品检测;
4.XY平台行程,是否需要拼接扫描;
5.软件功能是否满足行业检测报告、参数输出需求,同时考量技术支持与售后保障。