西班牙Sensofar相位差干涉模式介紹

西班牙Sensofar公司推出的S neox是一款高精度的三維共聚焦白光干涉儀，廣泛應(yīng)用于表面形貌測(cè)量領(lǐng)域。該設(shè)備集成了多種*的測(cè)量技術(shù)，包括白光干涉模式、相位差干涉模式、共聚焦模式和多焦面疊加模式，能夠滿足不同材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、表面粗糙度和波度的測(cè)量需求。

一、白光干涉模式（VSI）

白光干涉模式（Vertical Scanning Interferometry, VSI）是一種基于白光干涉原理的測(cè)量技術(shù)，適用于光滑表面或適度粗糙表面的高度測(cè)量。其工作原理是通過(guò)將樣品表面與參考鏡面之間的光程差轉(zhuǎn)換為干涉條紋的對(duì)比度變化，從而獲取表面高度信息

。在VSI模式下，S neox能夠提供納米級(jí)的縱向分辨率，且在任何放大倍數(shù)下都能保持這一精度。此外，VSI模式的測(cè)量范圍理論上是無(wú)限的，但在實(shí)際應(yīng)用中受限于物鏡的工作距離

。該模式特別適用于需要高精度測(cè)量的場(chǎng)合，如半導(dǎo)體制造、光學(xué)元件加工等

二、相位差干涉模式（PSI）

相位差干涉模式（Phase Shift Interferometry, PSI）是一種亞納米級(jí)精度的測(cè)量技術(shù)，主要用于測(cè)量非常光滑和連續(xù)的表面高度。PSI的工作原理是通過(guò)引入已知的相位差，使樣品表面的光程差發(fā)生變化，從而形成干涉條紋。通過(guò)分析這些干涉條紋的變化，可以精確地計(jì)算出樣品表面的高度信息

。PSI模式的優(yōu)勢(shì)在于其在任何放大倍數(shù)下都能提供亞納米級(jí)的縱向分辨率，即使使用2.5倍的鏡頭也能實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)范圍內(nèi)的高精度測(cè)量。此外，PSI模式還能夠測(cè)量具有較大斜率的表面，如70°的光滑表面

。這種模式特別適用于需要精度的表面測(cè)量，如精密光學(xué)元件、半導(dǎo)體晶圓等

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三、共聚焦模式

共聚焦模式是一種基于共聚焦原理的測(cè)量技術(shù)，能夠提供高橫向分辨率的表面形貌測(cè)量。共聚焦技術(shù)通過(guò)將樣品表面的光束聚焦到一個(gè)點(diǎn)，并通過(guò)檢測(cè)反射光的強(qiáng)度來(lái)確定表面高度

。S neox的共聚焦模式具有高達(dá)0.10um的橫向分辨率，適用于臨界尺寸測(cè)量，Z軸測(cè)量重復(fù)性在納米級(jí)別。該模式特別適用于測(cè)量高斜率表面，如70°的光滑表面

。此外，共聚焦模式還能夠提供真彩色圖像，使用戶能夠直觀地觀察樣品的表面細(xì)節(jié)。

四、多焦面疊加模式

多焦面疊加模式（Multi-Focus Superposition, MFSP）是一種用于測(cè)量非常粗糙表面的*技術(shù)。該模式通過(guò)在不同焦距下采集多個(gè)圖像，并將這些圖像疊加起來(lái)，以獲得更全面的表面形貌信息

。MFSP模式的優(yōu)勢(shì)在于其快速掃描能力和大掃描范圍，能夠快速測(cè)量大面積的表面形貌

。此外，該模式還支持高達(dá)86°的斜率測(cè)量，適用于工件和模具的測(cè)量

。MFSP模式特別適用于需要快速測(cè)量大面積表面的場(chǎng)合，如汽車零部件、建筑石材等

五、干涉原理

干涉原理是S neox的核心技術(shù)之一，它通過(guò)將樣品表面的光程差與參考鏡面的光程差進(jìn)行比較，從而獲取表面高度信息。干涉儀中，光束穿過(guò)分光鏡，分別照射到樣品表面和一個(gè)內(nèi)置的參考鏡片，兩路光線反射后形成干涉條紋

。通過(guò)分析這些干涉條紋的變化，可以精確地計(jì)算出樣品表面的高度信息。干涉技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其高精度和高分辨率，能夠?qū)崿F(xiàn)亞納米級(jí)的縱向分辨率

。此外，干涉技術(shù)還能夠測(cè)量各種表面的微幾何和納米幾何結(jié)構(gòu)，適用于從極粗糙到高反射表面的測(cè)量。

六、八部位移法

八部位移法（Eight-Step Phase Shifting）是一種用于提高干涉測(cè)量精度的技術(shù)。該方法通過(guò)引入八個(gè)不同的相位差，使樣品表面的光程差發(fā)生變化，從而形成干涉條紋。通過(guò)分析這些干涉條紋的變化，可以更精確地計(jì)算出樣品表面的高度信息。八部位移法的優(yōu)勢(shì)在于其能夠有效減少測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度。該方法特別適用于需要高精度測(cè)量的場(chǎng)合，如精密光學(xué)元件、半導(dǎo)體晶圓等

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七、總結(jié)

西班牙Sensofar S neox是一款集成了多種*測(cè)量技術(shù)的高精度三維共聚焦白光干涉儀。它通過(guò)白光干涉模式、相位差干涉模式、共聚焦模式和多焦面疊加模式，能夠滿足不同材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、表面粗糙度和波度的測(cè)量需求。S neox的干涉原理基于光程差的測(cè)量，能夠提供亞納米級(jí)的縱向分辨率，適用于各種表面的高精度測(cè)量。此外，S neox還采用了八部位移法，進(jìn)一步提高了測(cè)量精度。該設(shè)備廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、生物醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域，是現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù)的重要工具

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