微结构与形貌测量.pdf

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微结构与形貌测量

微结构几何尺寸与三维形貌 测量技术 微米尺寸测量的溯源  国际公认长度基准  人工基准:国际标准米尺 1米:0℃时,巴黎国际计量局的截面为X形的铂铱合金尺两端刻线记 号间的距离  自然基准:光波波长 1米:不存在引起波长改变的干扰因素时,氪86原子在能级2pe和5ds 之间跃迁所发射的光波长的1650763.73倍  纳米尺寸标定  原子晶格  纳米样板 2 微尺寸测量的特点  定位误差影响大  光衍射效应突出  测量力影响大  污染物影响大  温度变化的影响可忽略 3 表面及其表征 表面微观形貌与表面粗糙度  表面粗糙度与表面微观形貌都是表征表面特性的 物理量,同属于几何量测量。  表面粗糙度是表征表面微观特性的综合性指标, 它强调的是表面由于微观结构的不同所体现出来 的对外特性的变化;表面粗糙度测量获得的是表 面二维测量信息 。  表面微观形貌是关于表面内部微观结构的表征物 理量。表面微观形貌需要获得的是表面三维信息 。 表面微观形貌测量分析发展概况  1970 年,D. J. Grieve 等基于Talysurf 仪设计了一个系统,它可以 以间距7.5μm 和 15μm记录接近平行的轮廓。所记录的轮廓通过模数转 换输入计算机,产生一些参数和等高图。  80 年代初单板机的出现,使得三维表面形貌测量分析重新复苏 。开始 时大多都是在二维轮廓仪测量原理的基础上,加一纵向移动导轨,再配 计算机而构成 。  80 年代G. Binnig和H. Rohrer发明的STM和AFM ,以及在此基础上 发展的各种SPM技术 。  近几年非接触式光学干涉仪、光斑法、光散射和X射线干涉等技术的发 展,使得三维微观形貌测量仪更加商品化和实用化 。 表面微观形貌测量分析发展概况  Taylor-Hobson公司是全球公认的精密 计量仪器的创新者和领导者,发明了第一 台粗糙度仪和圆度仪,它早期生产的 Talysurf 5和Talysurf 6型轮廓仪80年代在我 国各工厂计量室中得到了广泛的应用。  目前市场上的Form Talysurf series轮廓仪 以其系列化产品来适应不同检测需要,一 般用于计量室,分辨力/量程可达到 0.6nm/0.04mm,12.8nm/10mm 。  Form Talysurf Plus型粗糙度轮廓仪,它可 以用于加工现场。 表面微观形貌的表征方法 图形表征方法 参数表征方法  等高图  幅度参数 具有相同高度的点用直线或曲 线连接,并用线性插值求找其  空间参数 余的交叉点。  投影图  综合参数 数据点的有效表示是基于等轴 的或正视的投影。每点用直线  功能参数 或曲线与它的邻近点内接,去 掉一些隐藏线以简化视觉。 五种测量方法的比较 精 密 显 微 术 第一部分 机械探针式测量方法 概述 机械探针测量方法是开发较早、研究最充分的一种 表面轮廓测量方法。 测量原理 它利用机械探针接触被测表面,当探针沿被测表面 移动时,被测表面的微观凹凸不平使探针上下移动,其 移动量由与探针组合在一起的位移传感器测量,所测数 据经适当的处理就得到了被测表面的轮廓。 机械探针测量原理示意图 机械探针测量原理示意图 机 械 探 针

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