Sensofar白光干涉：不受反光材料的影響

一、干涉測量核心原理：光波干涉與形貌重建

S neox的干涉測量基于雙光束干涉原理：光源發(fā)出的光被分束器分為兩路，一路照射樣品表面，另一路照射參考鏡，反射后重新合并產(chǎn)生干涉條紋。樣品表面的高度差異導致光程差變化，進而改變干涉條紋的相位與強度。通過分析條紋變化，系統(tǒng)可重建表面三維形貌810。

二、三類干涉模式的技術差異與應用場景

1. 白光干涉模式（Coherence Scanning Interferometry, CSI）

原理：采用寬帶白光光源（低相干性），通過Z軸掃描捕捉干涉條紋包絡峰值位置，確定表面高度10。

優(yōu)勢：

抗環(huán)境干擾：低相干性抑制雜散光，適用于車間振動環(huán)境（>100nm振動幅度仍穩(wěn)定）8。

跨尺度測量：縱向分辨率保持1nm，適用于光滑至中等粗糙表面（Ra 0.01–10μm）410。

典型應用：汽車發(fā)動機缸體珩磨紋、增材制造金屬件粗糙度分析7。

2. 相位移干涉（Phase-Shifting Interferometry, PSI）

原理：使用單色光（高相干性），通過八部位移法（8-step phase-shifting） 分步引入固定相位差（通常每步 

π/2），求解高度相位方程10。

算法步驟：

plaintext

1. 采集8幅干涉圖（相位差遞增π/4）

2. 計算各點相位：φ = arctan[(I?-I?)/(I?-I?)]  

3. 解相位包裹，還原真實高度h = (λ/4π) * φ

優(yōu)勢：

亞埃級分辨率：系統(tǒng)噪聲<0.01 nm，適用于光學鏡面、晶圓超光滑表面210。

大視場兼容性：2.5倍物鏡下仍保持亞納米分辨率，支持12英寸晶圓全場測量4。

3. 擴展相移干涉（EPSI）

創(chuàng)新融合：結(jié)合PSI高分辨率與CSI大掃描范圍優(yōu)勢，實現(xiàn)0.1nm分辨率+百微米級深度掃描10。

應用場景：MEMS器件深槽結(jié)構(gòu)、醫(yī)用支架表面膜厚分布測量（1.5–100μm厚度范圍）710。

干涉模式技術對比表

模式分辨率適用表面掃描深度抗振能力

PSI<0.01 nm超光滑（Ra<0.1nm）幾微米低（需隔震臺）

CSI1 nm光滑-中等粗糙數(shù)百微米高

EPSI0.1 nm復雜形貌100 μm以上中高

三、Sensofar的干涉技術創(chuàng)新

參考鏡動態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)

10X/20X干涉物鏡內(nèi)置機械調(diào)節(jié)環(huán)，可微調(diào)參考鏡位置，消除多波長光源的色散誤差，提升全光譜測量精度10。

實時環(huán)境補償算法（REC）

通過振動傳感器與算法實時修正相位偏移，使CSI模式在普通車間環(huán)境（振動>100nm）下保持納米級重復性，無需光學隔震平臺89。

三波長干涉協(xié)同

紅/綠/藍三色LED分時照明，同步獲取形貌、膜厚、折射率分布及真彩色光學特征，單次掃描實現(xiàn)多物理場分析59。

四、工業(yè)場景實證

半導體晶圓缺陷檢測

挑戰(zhàn)：5nm線寬光刻膠側(cè)壁缺陷（0.15μm殘留）需非接觸檢測。

方案：PSI模式+150倍物鏡，識別側(cè)壁粗糙度（Sa<0.8nm），較SEM效率提升5倍9。

醫(yī)用植入物拋光工藝優(yōu)化

挑戰(zhàn)：CoCr股骨組件電解拋光后表面粗糙度量化。

方案：CSI模式測量DLyte工藝前后表面，Sa參數(shù)從0.12μm降至0.05μm，同步驗證形狀公差保留（多焦面疊加技術）7。

航空航天葉片涂層分析

挑戰(zhàn)：鈦合金葉片86°傾角區(qū)域膜厚分布檢測。

方案：EPSI模式+Ai景深融合，42秒完成15×15mm區(qū)域掃描，厚度分辨率0.1μm69。

五、操作與精度保障策略

校準溯源：出廠前經(jīng)ISO 25178標準樣塊校準，附帶計量證書9。

智能軟件鏈：

SensoSCAN：自動推薦物鏡/干涉模式組合（如檢測鏡面PSI）5。

SensoPRO：支持ISO 25178參數(shù)（Sa/Sq）自動計算及容差報告37。

環(huán)境適應性：LED光源壽命50,000小時（激光光源的6倍），避免散斑噪聲48。

結(jié)語：干涉測量的技術代際跨越

S neox的干涉體系以光波為尺、算法為眼，在PSI的亞埃級精度與CSI的工業(yè)魯棒性間取得平衡。其八部位移法的相位解析精度、EPSI的跨尺度能力，以及REC環(huán)境補償，共同構(gòu)成納米計量界的“干涉三角定律"。未來隨著計算光學迭代，干涉技術將從“形貌復現(xiàn)"邁向“工藝預測"，成為智能制造的微觀決策中樞

Sensofar白光干涉：不受反光材料的影響