共聚焦顯微鏡在化學機械拋光課題研究中的應用

來源：深圳市中圖儀器股份有限公司 2023年09月19日 08:44

兩個物體表面相互接觸即會產生相互作用力，研究具有相對運動的相互作用表面間的摩擦、潤滑與磨損及其三者之間關系即為摩擦學，目前摩擦學已涵蓋了化學機械拋光、生物摩擦、流體摩擦等多個細分研究方向，其研究的數值量級也涵蓋了亞納米到百微米的區間。摩擦本身是一種能量損耗現象，然而得到合理地利用也能產生巨大的正面效益，因此，準確地測定磨損量并進行精確的控制，是摩擦學研究中的一個重難點。

作為一家專業的微納3D形貌檢測儀器廠商，中圖儀器的SuperView系列光學3D表面輪廓儀已在國內各**高校從事化學機械拋光課題研究的教授群體中得到廣泛應用，因樣件多為超光滑拋光表面，采用光學3D表面輪廓儀較為合適，其中較為關鍵的粗糙度Sa和Ra等參數，能夠確保0.1nm的精度。而針對磨損區域較大、坡度也較為陡峭的生物摩擦和流體摩擦領域，采用中圖VT6000系列共聚焦顯微鏡則更加匹配，其遠勝于光學3D表面輪廓儀的大角度測量能力和超景深觀察功能，能夠輕松勝任磨損較為嚴重的表面形貌檢測，從而幫助研究人員更加精準的掌握磨損量評價數據。

如下圖所示，為檢測生物摩擦課題中的樣件表面磨損區域的3D形貌圖像，其中心區域凹陷而在中心到上表面的邊緣處呈大坡度形態，因而在采用光學3D表面輪廓儀進行檢測時，會出現邊緣陡坡處3D圖像重建不完整、出現空白區域的問題，而使用共聚焦顯微鏡，則能夠輕松獲取完整的形貌數據與3D圖像。

圖.磨損形貌

使用軟件的孔洞體積功能對圖像磨損區域進行處理與分析，能夠獲取準確的磨損區域深度、面積、體積等數值，從而對摩擦工藝參數與蝕坑形狀以及磨損量的相關性進行定量研究，實現對摩擦磨損的有效利用。

圖.磨損體積

而在流體摩擦課題中，更多的是對工藝處理后在樣件表面形成的條狀凹槽進行輪廓分析，由于形成的凹槽較寬、深度也較大，這導致凹槽到兩側平面的坡面角度大、顏色黝黑、反射率低，也是一種較為適合使用共聚焦顯微來測量的形貌特征。如下圖所示，在完成測量后，通過提取一條過凹槽的剖面輪廓曲線并分析，就能夠獲得準確的槽深寬度數據，進一步定量地研究工藝參數與磨損量的關聯性。

圖.流體摩擦表面形貌的截面輪廓

中圖儀器仍在摩擦學領域深耕細作，不斷地優化經典產品——SuperView系列光學3D表面輪廓儀，同時也推出新產品——VT6000系列共聚焦顯微鏡，以其更大的角度測量能力和更強的反射率適應性，共建顯微雙姝，構建高精度、大角度、低反射率的*方位測量能力，為該領域更多的客戶提供專業的解決方案與優質服務。

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