測(cè)量?jī)x器課堂：有哪些納米級(jí)測(cè)量?jī)x器?

測(cè)量?jī)x器在我們的生活中并不少見(jiàn)，即便是在學(xué)校的課堂上，我們也見(jiàn)過(guò)不少的測(cè)量?jī)x器。為增進(jìn)大家對(duì)測(cè)量?jī)x器的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)幾款納米級(jí)的測(cè)量?jī)x器予以介紹。如果你對(duì)測(cè)量?jī)x器具有興趣，不妨和小編一起繼續(xù)往下閱讀哦。

在納米級(jí)測(cè)量中，由于物體尺寸的相對(duì)較小，傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器往往無(wú)法滿足精確的要求。而納米級(jí)測(cè)量?jī)x器具備高精度、高分辨率和非破壞性的特點(diǎn)，可以測(cè)量微小的尺寸。

1、光學(xué)3D表面輪廓儀

SuperViewW1光學(xué)3D表面輪廓儀以白光干涉技術(shù)原理，通過(guò)測(cè)量干涉條紋的變化來(lái)測(cè)量表面三維形貌，專用于精密零部件之重點(diǎn)部位表面粗糙度、微小形貌輪廓及尺寸的非接觸式快速測(cè)量。

2、激光共聚焦顯微鏡

VT6000激光共聚焦顯微鏡以轉(zhuǎn)盤共聚焦光學(xué)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合高穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和3D重建算法共同組成測(cè)量系統(tǒng)，能用于各種精密器件及材料表面的非接觸式微納米測(cè)量。能測(cè)量表面物理形貌，進(jìn)行微納米尺度的三維形貌分析，如3D表面形貌、2D的縱深形貌、輪廓(縱深、寬度、曲率、角度)、表面粗糙度等。

3、臺(tái)階儀

CP200臺(tái)階儀不同于光學(xué)輪廓儀和顯微鏡的是它的測(cè)量方式是接觸式探針測(cè)量。它可以對(duì)微米和納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行膜厚和薄膜高度、表面形貌、表面波紋和表面粗糙度等的測(cè)量。線性可變差動(dòng)電容傳感器(LVDC)，具有亞埃級(jí)分辨率，13um量程下可達(dá)0.01埃。高信噪比和低線性誤差，使得產(chǎn)品能夠掃描到幾納米至幾百微米臺(tái)階的形貌特征。

臺(tái)階儀屬于接觸式表面形貌測(cè)量?jī)x器。根據(jù)使用傳感器的不同，接觸式臺(tái)階測(cè)量可以分為電感式、壓電式和光電式3種。其測(cè)量原理是：當(dāng)觸針沿被測(cè)表面輕輕滑過(guò)時(shí)，由于表面有微小的峰谷使觸針在滑行的同時(shí)，還沿峰谷作上下運(yùn)動(dòng)。觸針的運(yùn)動(dòng)情況就反映了表面輪廓的情況。傳感器輸出的電信號(hào)經(jīng)測(cè)量電橋后，輸出與觸針偏離平衡位置的位移成正比的調(diào)幅信號(hào)。經(jīng)放大與相敏整流后，可將位移信號(hào)從調(diào)幅信號(hào)中解調(diào)出來(lái)，得到放大了的與觸針位移成正比的緩慢變化信號(hào)。再經(jīng)噪音濾波器、波度濾波器進(jìn)一步濾去調(diào)制頻率與外界干擾信號(hào)以及波度等因素對(duì)粗糙度測(cè)量的影響。

臺(tái)階儀測(cè)量精度較高、量程大、測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定可靠、重復(fù)性好，此外它還可以作為其它形貌測(cè)量技術(shù)的比對(duì)。但是也有其難以克服的缺點(diǎn)：

1由于測(cè)頭與測(cè)件相接觸造成的測(cè)頭變形和磨損，使儀器在使用一段時(shí)間后測(cè)量精度下降;

2測(cè)頭為了保證耐磨性和剛性而不能做得非常細(xì)小尖銳，如果測(cè)頭頭部曲率半徑大于被測(cè)表面上微觀凹坑的半徑必然造成該處測(cè)量數(shù)據(jù)的偏差;

3為使測(cè)頭不至于很快磨損，測(cè)頭的硬度一般都很高，因此不適于精密零件及軟質(zhì)表面的測(cè)量。

臺(tái)階儀目前已經(jīng)經(jīng)歷了5個(gè)發(fā)展歷程：

1、第一階段：1936年，美國(guó)的艾卜特 ( E.J.Abbott )研制成功第一臺(tái)用于車間測(cè)量表面粗糙度的輪廓儀，相當(dāng)于研制出了臺(tái)階儀進(jìn)行表面測(cè)定的一個(gè)基本雛形。

2、第二階段：1940年，英國(guó)Taylor-Hobson公司研制成功表面粗糙度測(cè)量?jī)x“泰勒塞夫 (TALYSURF)”，開(kāi)創(chuàng)了對(duì)表面粗糙度數(shù)量化描述的新時(shí)代。

3、第三階段：1968年，美國(guó)Sloan公司推出了第一臺(tái)商用的臺(tái)階儀DektakⅠ，用于薄膜厚度、應(yīng)力和表面粗糙度測(cè)量，成為臺(tái)階儀的行業(yè)金標(biāo)準(zhǔn)。

4、第四階段：1980年代，隨著微電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種基于不同測(cè)量原理的臺(tái)階儀紛紛問(wèn)世，如電感式、壓電式、光電式、激光式、干涉式等

5、第五階段：1990年代以來(lái)，臺(tái)階儀的測(cè)量范圍、精度、速度、穩(wěn)定性和功能不斷提高，適應(yīng)了從科研到半導(dǎo)體制程控制等不同領(lǐng)域的需求。同時(shí)，國(guó)內(nèi)也開(kāi)始了臺(tái)階儀的自主研發(fā)，如2022年，松山湖材料實(shí)驗(yàn)室精密儀器研發(fā)團(tuán)隊(duì)成功研制出國(guó)產(chǎn)化臺(tái)階儀ZEPTOOLS，打破了國(guó)外商的壟斷。

除了上述所提及的儀器外，還有一些其他的納米級(jí)測(cè)量?jī)x器也日益成為研究的熱點(diǎn)，例如激光干涉儀。這些測(cè)量工具各有特點(diǎn)，可用于不同的納米級(jí)尺寸測(cè)量需求。

以上便是此次帶來(lái)的測(cè)量?jī)x器相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)測(cè)量?jī)x器已經(jīng)具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!