3 d表面分析器

非接触式三维表面轮廓仪,用于捕捉类似sem的图像,并进行高分辨率轮廓、粗糙度和薄膜厚度分析。这是第一次,纳米、微米和毫米的测量可以用于任何目标,无论其形状或材料。

下载目录

阵容

VK-X3000系列-三维表面轮廓仪

VK-X3000三维表面轮廓仪采用激光共焦扫描、聚焦变化、白光干涉测量等三重扫描方式,可对任意目标进行高精度测量和分析。VK-X3000的分辨率为0.01 nm,可以扫描区域达50 x 50 mm(1.97“x 1.97”),允许测量目标的整体形状,同时仍然保持对微小表面特征分析的高分辨率。KEYENCE的新3D表面剖面仪可以处理任何目标,包括那些具有透明或镜像表面、高度变化大或角度陡峭的目标。

目录 价格

三维表面轮廓仪是一个通用术语,用来指通过各种不同的方法获取目标的三维数据的测量系统,包括激光扫描共焦显微镜、干涉仪和焦点变化显微镜。三维表面轮廓仪通常用于观察、测量和分析各种目标的表面特性。

激光共聚焦扫描测量原理

激光显微镜利用一个特殊的光学系统,包括一个光源、一个光接收元件(PMT)、一个物镜、一个半镜和一个针孔,以便进行放大观察和表面形状分析。
由光源产生的激光被物镜集中在焦点上,测量目标也被放置在焦点上。然后激光从目标表面反射,通过物镜,再次聚焦。针孔位于焦点位置,直接位于光接收元件的前面。聚焦的光通过针孔,所有反射光进入光接收元件。
当目标处于不聚焦的位置时,激光不集中,一部分被针孔阻挡,从而减少了到达光接收元件的光量。
激光显微镜根据返回到光接收元件的反射光的强度来检测样品是否在焦点位置。在光接收元件前插入针孔的光学系统被称为共焦光学系统,其探测原理被称为“共焦原理”。

激光共聚焦扫描方法

激光显微镜中使用的一些典型的扫描方法是Galvano扫描仪、声光设备(AOD)或Nipkow圆盘。

Galvano扫描方法:
反射激光的反射镜安装在伺服电机的末端。通过控制伺服电机来改变反射镜的角度,从而使激光在X和Y方向上进行扫描。虽然这种方法可以产生高质量的数据,但扫描需要时间。
声光器件(AOD)方法:
这种方法使用一种声光器件,它是一种由玻璃制成的声光介质,在玻璃上附着一个压电元件。在压电元件上施加电信号,就会产生超声波。这些波使通过声光介质的激光产生衍射。扫描速度快时,得到的数据容易失真。
Nipkow磁盘的方法:
旋转有一排或多排针孔排列成螺旋状的圆盘,穿过针孔的多束光扫描样品表面。虽然该方法可以产生相对较高的数据质量,但对反射率低的样本进行观测是困难的。

额外的测量原理

近年来,结合多种不同测量原理的先进三维表面轮廓仪受到了越来越多的关注。通过将多个测量原理组合成一个设备,可以弥补每个测量原理的缺点。Keyence的VK-X3000系列三维表面轮廓仪将三种不同的原理集成在一个单元中:白光干涉测量、激光共焦扫描和聚焦变化。这使得用一个单元就可以测量和分析各种各样的目标,不管它们的材料、形状或表面条件如何。

白光干涉测量原理:
白光干涉测量通过使用图像传感器(如CMOS)观察光干涉模式来捕获三维形状数据。使用内置参考镜的干涉物镜,来自LED或其他光源的白光被用来照亮参考镜和目标(测量表面)。每个物体反射的光相互干涉,干涉图案在每个半波长处呈现出等高线。这对应于目标表面相对于参考镜的形状。然后由图像传感器捕获干涉条纹并进行处理,确定目标的三维形状。

A:参考镜,B:物镜,C:分束器,D:样品

焦点变化原理:
高分辨率图像传感器用于通过检测焦距变化(即图像的模糊程度)来确定每个像素的焦点。为了检测焦距变化,当镜头向Z方向移动时,捕获目标的多幅图像。对于焦内图像,相邻像素之间的亮度差与图像亮度成正比增加。然而,如果图像不聚焦,相邻像素之间的亮度差异就会变小。这使得通过记录在亮度差异最大的点上的镜头位置来获得目标的高度信息成为可能。

3D表面轮廓仪的好处

三维测量系统分为两大类:接触式和非接触式。接触系统利用探针或触针与被测量的表面进行物理接触。VK-X系列是一种非接触式测量系统,克服了一般接触系统的局限性。

接触系统通常有几个局限性,包括对某些类型的表面造成损伤,无法测量粘性或粘性材料,无法测量比触针尖端小的表面特征。由于VK-X系列是一种非接触式测量系统,因此不存在损坏样品或难以测量粘接剂或粘性材料的问题。此外,VK-X还配备了半径为0.2微米的激光,可以探测到最小的表面特征。

光学显微镜通常是成像的标准,但这些系统的景深较浅,空间分辨率有限(约500 nm)。在光谱的另一端,sem可以提供极高的分辨率和放大率,但只能产生单色图像,无法在不破坏它们的情况下看到更大的物体。此外,sem很难操作,要求样品被涂上导电材料,并在真空中扫描。KEYENCE的3D Surface Profiler可以在高达28800x的放大率下捕捉高清彩色图像。

VK-X配备了一个白光光源和一个激光光源,并结合聚焦叠加算法,可以捕捉到高分辨率、全聚焦的图像。此外,由于使用了激光,可以实现120 nm的空间分辨率。从操作角度来看,VK-X系列不需要样品制备,甚至大的物体也可以用于非破坏性成像。

许多测量系统使用单一的测量原理来获取目标数据。虽然这允许系统用于测量一些目标,但其他目标将需要使用不同的测量系统。例如,白光干涉仪很难在非常粗糙的表面或陡峭的表面上获取数据。在这种情况下,用户需要使用激光共聚焦显微镜来获得目标的精确数据。

KEYENCE的3D表面轮廓仪配备了激光共聚焦扫描、白光干涉和聚焦变化,几乎可以测量任何目标。测量和分析可以灵活地进行从毫米尺度到微米和纳米尺度。通常情况下,用户需要三种不同的测量系统来测量如此大的范围,但KEYENCE的三重扫描方法允许几乎任何目标都可以用一个设备测量,无论其材料或形状。

三维曲面剖面仪案例研究

表面粗糙度测量

表面粗糙度有许多标准化参数;参数越多,测量就变得越复杂,这往往意味着需要花费更多的时间来完成评估。量化本身不足以做出判断,通过/失败的测试和质量控制可能具有挑战性。KEYENCE公司的VK-X3000系列三维表面轮廓仪可以对目标表面进行高清晰度扫描,并提供定量的三维测量。通过使用42个粗糙度参数对多个样品进行比较,可以对测量结果进行通过/失败测试。表面粗糙度被量化,粗糙度分布可以在图形中可视化,这可以使材料、光洁度、纹理、手感和其他外观特征的差异瞬间量化。

SEM-like成像

VK-X3000配备了一个彩色CMOS摄像头和一个16位PMT,用于捕捉返回的激光。VK-X在使用白光激光时分辨率有所提高,因此能够捕捉比标准光学显微镜分辨率更高的高倍图像。VK-X的最大放大率为28800x,可以捕捉到与扫描电镜相匹敌的高分辨率彩色图像。此外,当使用VK-X时,不需要样品准备,因此可以立即捕获图像。

测量大目标

一般情况下,三维表面轮廓仪无法测量不能放置在XY平台上的目标。然而,VK-X3000系列3D表面剖面仪的结构使其可以将显微镜分为测量头和底座。这允许测量头与更大的阶段集成,允许几乎无限的测量范围。

关于3D表面剖面仪的常见问题

不,VK-X3000系列3D表面轮廓仪比sem和普通显微镜更容易操作。AI-Scan功能自动化数据采集过程,允许先进的算法处理多个扫描设置的调整。用户只需将目标放在舞台上,按下量程即可。无论操作人员的经验或知识如何,VK-X3000系列都可以获得精确、可重复的结果,避免了仅对具有特定技能的人员进行测量,并减少了对系统的培训时间。

VK-X3000系列三维表面轮廓仪提供的最大放大倍数为28800×(23英寸显示器全显示)。我们提供从2.5×到150×范围广泛的专用镜头阵容,所有这些镜头在发货前都经过严格的检查。长工作距离镜头可用于测量具有大高度变化和高长宽比的目标。

VK-X3000系列使用公司许可系统,允许在多台计算机上安装和使用该软件,而不需要额外的费用。该软件还可以远程使用,支持在家工作,以及在旅行时从其他办公室或酒店访问。在同事之间即时共享数据有助于促进项目的快速执行。

本网站提供了3D表面剖面仪如何量化表面纹理和粗糙度的信息,包括相关术语、粗糙度参数定义,以及不同测量仪器的优缺点。

更多的细节

VK-X系列:介绍激光显微镜

阐述了激光显微术的原理和特点,以及其与传统光学显微镜相比的优点。

技术指南

VK-X三维激光扫描显微镜:行业应用实例

本指南简单易懂,介绍了使用sem、轮廓仪、光学显微镜和激光显微镜时遇到的一些问题,以及Keyence的3D表面轮廓仪如何克服这些限制的例子。

技术指南

比较指南-电子显微镜与激光显微镜

使用扫描电子显微镜(SEM)的人必须阅读的文件。本指南全面介绍了最新的三维表面轮廓仪的功能,使用了许多测量和观察图像。一个丰富的信息来源,帮助您理解和解决问题,您可能会遇到的SEM。

技术指南