納米三坐標(biāo)測量儀(輪廓儀、形貌儀)

1、納米三坐標(biāo)測量儀（輪廓儀、形貌儀）Klocke Nanotechnik T 3D Nanofinger 1 tHERMAZhWl到北京匯德佶科技有隈公司 3D Nanofinger 1 tHERMAZhWl到北京匯德佶科技有隈公司Jl> XanofinEtr amin|!vflKnnaVertical wilieraKrmblvS<n? r 11 ipp-J hn 小 m ml h*xrmnvcitKnt witinm1uml ilKrnaailly iqxriiNlcJ mnilc fnunc七徳國Klocke公司的Nanofinger是一種兼H原子赧級分辨率和廂米級線性行程的納

2、米定位與測 最系統(tǒng)，系統(tǒng)測鼠范陽人，I.!Rj極高的空間三維梢度?？稍?0nmi x 50nmi x20nmi的空間范陽內(nèi) 實(shí)現(xiàn)分辨率Inni的三維坐標(biāo)測量，跨越8個(gè)數(shù)量級。該設(shè)備的除涵蓋一般輪廓、形貌測杲設(shè)備的功能外，最窠出的特點(diǎn)是可以進(jìn)行三維高精度坐標(biāo) 測晟，這是其他設(shè)備無法做到的。與普通的三坐標(biāo)測晟和比，該設(shè)備的測磺桔度、分辨率耍裔出兒 個(gè)數(shù)量級。系統(tǒng)組成與測量原理：格個(gè)3D Nanofinger系統(tǒng)由臺(tái) 架、控制系統(tǒng)、探頭、針尖組成。系統(tǒng)控制單元控制探頭沿樣 品表面移動(dòng).以測杲形貌粗糙度、 尺寸。操作者可根據(jù)需耍設(shè)定參 數(shù).如探頭移動(dòng)的步長，選擇、制 泄口（2的測試模式，以使測最長 度

3、、速度、路徑、分辨率達(dá)到最優(yōu) 化。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力非常強(qiáng). 可得到多種參數(shù),包括形貌、粗糙 度、坐標(biāo)尺寸等。同時(shí).系統(tǒng)冇自 動(dòng)控制能力，町以和超精密微加 工、微組裝系統(tǒng)組合，例如為微加 匸系統(tǒng)提供在線檢測，以隨時(shí)控制 加工質(zhì)量。彊程為50X50X20iuin3的系統(tǒng)，帶仃熱補(bǔ)償?shù)娜死硎_(tái)架。卜圖顯不探頭安裝的兩種方式：垂直或水半安裝 3D Nanofinger 1 tHERMAZhWl到北京匯德佶科技有隈公司Mepsure/nem Principleof Une ScansApproachConiod momentRemove tipMove nldc withMtn 1 nmStore P

4、oaiilon NtopredefinedincrementpredefinedincrementMeasurement Principieof Circle ScansJ Move In contactf Mev« 6<4e( CMtdefAlgorithm rums dlrecttonNanofingei探頭是完成測吊匸作 的主耍部件，其核心為一個(gè)MEMS器 件。通過它準(zhǔn)確測量針尖和樣品間的 距離.分辨精度0.5nmo當(dāng)二者間距小 J： 101U11時(shí)，MEMS器件監(jiān)測到針尖 I：信號的變化.從而感知樣胡的接近。 系統(tǒng)隨時(shí)記錄這種信弓的變化.并根 據(jù)此前預(yù)設(shè)的信兮/高度參數(shù)

5、標(biāo)定高度 值。左圖清晰、直觀地顯示了整個(gè)測 崑過程。 探針以出發(fā)點(diǎn)為測磺原點(diǎn)，接近 樣品 當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)設(shè)定的高度停止。記錄 坐標(biāo)位置 系統(tǒng)自動(dòng)退針到預(yù)定高度停止。 根據(jù)設(shè)定的測吊規(guī)則橫向移動(dòng)到 下一測量點(diǎn),開始測量。整個(gè)過程由計(jì)算機(jī)控制完成。圖中Contact的意思是到達(dá)預(yù)先設(shè) 定的高度，而非接觸到樣品表面。整 個(gè)過程中樣品.針尖保持在兒個(gè)納米 的間距（一般為5nm）,為非接觸測民針尖：3DNanoFingei的針尖架可裝不同微探針。針尖的種類多樣，從尖銳的線針尖（針尖尖端半徑可 達(dá)50nm的）到球熨頭各異，用戶可根據(jù)檢測冃的和應(yīng)用范闈不同進(jìn)行選擇。通簾細(xì)線狀針尖町以誅入到人深寬比微結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，以

6、納米粘度測彊農(nóng)而的粗糙度、輪廓、尺 寸找至整個(gè)區(qū)域的3D圖像。rfijHfj確定氏徑的球頭主要用來測起樣胡的尺寸。卜圖所示為兩種典型針尖的電鏡圖像:細(xì)線狀針尖，尖端半徑25nm。尖端彎曲的針尖,可以測量側(cè)壁。 3D Nanofinger 2 GERMAZ丁 EDI北京匯徳佶科技有很公司部分典型的針尖如卜表所示:編號針尖形狀描述其他參數(shù)用途1尖銳（500nm）直針細(xì)線直徑d=O.125niui表而擔(dān)描2尖銳（500nm）直針細(xì)線直徑d=O. 125mm表面掃描3尖銳（500nm）直針細(xì)線 ££ 徑 d=O.125nmi表面掃描4尖銳（500nm）直針細(xì)線直徑d =O.125n

7、un表而打描5尖銳“500nm）直針細(xì)線直徑d=0.12511U11表面掃描7尖銳（500nm）直針細(xì)線直徑d-O.125mm表而打描8尖銳（500nm）直針細(xì)線直徑d=0.125mm表面掃描14尖說（500nm）直針細(xì)線直徑d=0.38inm表面扌J描15尖銳（500nm）直針細(xì)線貢徑d=0.125nun表面掃描17平頭針直針細(xì)線直徑d=0.08niiii只用來進(jìn)行深度測量12尖銳（500nm）彎針d=0.12 5mm,鉤子 <1 mm、K、9mm表而的直角打描16尖銳（500nm）彎針d=0.125min,鉤子長9mm表面直角掃描9球徑 d-0.12nim測桿上裝球頭測桿 L1.5m

8、md0.07mm輪廓測鼠（內(nèi)、夕卜）11球徑d=03mm測桿上裝球頭測桿 L4mmd=02mm輪廓測最（內(nèi)、外）13球徑 d=0.3min測桿上裝球頭測桿L2mm d=02inm輪廓測量（內(nèi)、夕卜）6d=03mm柱狀頭不銹鋼管輪廓測量（外）10d=0.3mm柱狀頭不銹鋼管輪睥測量（外）典型型號:系統(tǒng)布局靈活以滿足用戶盂耍。不同的平臺(tái)安裝方法配合各類臺(tái)架及輔助設(shè)備構(gòu)成檢測設(shè)備。最簡單的系統(tǒng)為通用型測試平臺(tái)，如圖1所示。兀他的納米模塊可以方便的安裝到平臺(tái)上，以 進(jìn)一步擴(kuò)展功能。也町以如圖2那樣安裝在人理石橋架匕，并配備1 OOXIOOnmr的高精¥臺(tái)用來 測吊更人的樣品或-批樣品。該系統(tǒng)

9、分辨率50mno系統(tǒng)基本參數(shù)與功能:指標(biāo)適介各種熨號的坐標(biāo)輪廓綜介測吊系統(tǒng) 最程（冷程可以選擇）水平方向：10-50mm,可以升級為350mm帚程垂直方向：10或20mm 移動(dòng)分辨率：lnm：探針的分辨精度：0.5nm 打描路徑可以廣I由定義，所仃的坐標(biāo)軸都是統(tǒng)一的 探針的種類多.從10011111的探針到球形測試頭 控制軟件提供探頭的門動(dòng)校準(zhǔn)和樣品逼近功能。用戶自己可以對參數(shù)調(diào)整.如設(shè)定測最路徑。 可以測鼠多種參磧?nèi)绯叽?、粗糙度等。有可選接口,可與微加匸設(shè)備集成。技術(shù)特點(diǎn):與卜為3DNanofiiigei 76-見微納米測吊假備和三坐標(biāo)的比較:臺(tái)階儀光學(xué)輪廓儀坐標(biāo)測童儀3D Nanofiii

10、ger測最精度納米級Z向納米級 XY向微米微米級三方向都是納米級 粘度一致量程毫米級通常微米級 小于lnini厘米級 可到米可以到厘米級 哄至分米粗糙度測最可以可以不行可以尺寸測量僅一個(gè)方向XYZ可測XYZ可測3D形貌測量通常不行可以通常不行可以探頭尺寸0.2-1微米0.2-1微米0.05微米測量:自由度只能沿打描線測 量,無法測復(fù)雜樣無法進(jìn)行復(fù)雜尺寸測 最5個(gè)自由度可以測量復(fù)雜樣品尺 寸5個(gè)自由度可以測最復(fù)雜樣品 尺寸綜H所示，不難看出3D Nanofinger 很多優(yōu)點(diǎn)： 納米橋度測ifiilL是三維方向都可保持統(tǒng)的粘度。 測最帚:程跨越納米到厘米級。 用八可以設(shè)定測彊路徑，這樣就能沿看樣

11、品形狀進(jìn)行測氐 適介復(fù)雜輪廓測試。 配介多種不同功能的探針.可以完成一般輪廉儀無法進(jìn)行的結(jié)構(gòu)測帚，特別是結(jié)構(gòu)內(nèi)部。球形探頭測磺樣品幾徑及結(jié)果 3D Nanofinger 4 tHE 民 MAZW4北京匯德佶科技有隈公司 用戶可以根據(jù)需要靈活設(shè)置測住方法.可以進(jìn)行人面積精確測晴，也可以先進(jìn)行大面積低精測 量，然后對特定感興趣的區(qū)域進(jìn)行高粘測量，以節(jié)省時(shí)間。 樓個(gè)過程非接觸的，間更可以保持在可以設(shè)定為兒個(gè)納米。適介各種固態(tài)樣品測炭，對材料性 質(zhì)沒有特別要求和限制。 布局靈活，根據(jù)用戶測試要求組成介適的系統(tǒng)。平臺(tái)可以任意組介，探頭也以改變安裝方向。 如果和微加工設(shè)備組可以實(shí)現(xiàn)在線測吊“應(yīng)用實(shí)例：說明

12、：以卜的實(shí)例屮使用的樣胡都是用戶的標(biāo)準(zhǔn)樣，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)。 實(shí)例中的測危值為實(shí)驗(yàn)值,不作為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。1. 量快的外形尺寸測量樣品是一個(gè)金屬塊,之前用某種計(jì)量儀器檢測過,已知精確尺寸。原參考值3D NanoFmger 測;it 值差值X方向結(jié)果40,000.080 u m40,000.129 u m0.049 u mY方向結(jié)衆(zhòng)40,000.080 u m40,000.059 U m-0.021 U mZ方向結(jié)果18,000.000u m18.000.133 um0.133結(jié)論：3D NaiioFinger測駅值更梏確。3個(gè)方向的桔度部是納米級，榕度統(tǒng)一。2. 角度測童該樣品為德國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)院PTB

13、的基準(zhǔn)樣卜圖顯示的是用3D Nanofinger測杲一條已標(biāo)定為90°的V型槽。經(jīng)測鼠兩條線形成的夾角為:fl(x 尸 -1.00499*X + 3595842.866803 f2(x 尸 0.994323*X + 4632506.155209測H角度為：90.022°3.測量孔的直徑普通輪廉儀是沿著坐標(biāo)方向進(jìn)行扌描。3DNanofingei則與此不同，它町以沿一個(gè)路徑測量。例 如根據(jù)樣品的情況，沿著其內(nèi)部或外部輪廓進(jìn)行測駅，這樣可以測一些比較復(fù)雜的樣品及其細(xì)部。樣品是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)金屬塊，上面的孔徑已用某種計(jì)嵐儀器進(jìn)行了標(biāo)定。丁 E 匚JI 3D Nanofinger 6 北京

14、匯徳佶科技有很公酊3DNanofinger測幾的圖片丫1呵測屋結(jié)果4.表面粗糙度的測:ft R“和Rz：樣品是Talor Hobson帶的基準(zhǔn)樣品。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)。原參考值3D NanoFinger 測吊值差值5,001.200Hm5,001.564Mm0364Pm 3D Nanofinger 9 -GEZFgMAZM如2北京匯徳佶科技有隈公司 3D Nanofinger 9 -GEZFgMAZM如2北京匯徳佶科技有隈公司原參考値3D NanoFmger 測；tHfi差值Ra6,010 nm5,882 nm-128 milRz23,700 nm23,218 nm-482 nm5.在狹窄的結(jié)構(gòu)屮進(jìn)

15、行掃描測量以卜測飯的是玻璃光導(dǎo)上的V型溝槽。卜圖為整個(gè)V型溝槽陣列的總覽。X AxisLinescan of a single Vgroove:topography scan of one V-groove:單個(gè)V型溝槽的描圖像該溝槽3D形貌圖共焦顯微鏡結(jié)杲，它無法測戟溝惜深度方向信息。II前還沒冇比他一種測起方法可以測杲這種深溝槽結(jié)構(gòu)。以卜為其他兩種光學(xué)方法的測斎結(jié)果。結(jié)果3D Nanofiiigei共焦顯微鏡光學(xué)色散測彊設(shè)備溝槽的寬度250Mm25OMm溝槽的角度71°71儀器缺點(diǎn)不足針尖形狀度測量結(jié)果有影響。需 耍很好的標(biāo)定和校準(zhǔn)。無法測屆溝槽結(jié)構(gòu)測量錯(cuò)誤?COOIOB1 n z 7(”O(jiān) 15T丄13亠n光學(xué)色散方法的探頭打描圖像，測磺結(jié)果是錯(cuò)謀的。6極高精度的3D形貌圖如前而介紹，3Diianofinger H方向運(yùn)動(dòng)和測最橋度保持一致?？梢匝厝鬫條設(shè)寧的歐各涮口 可以測飆徑或樣品內(nèi)部尺寸，外部尺寸(例如軸承上的如，心看條設(shè)疋的路他測叫卜圖為CNC鉆床和磨床上使用的刀八刃部的三維圖像。-3 W3»174206 08這張圖片再次證明