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共聚焦显微镜在化学机械抛光课题研究中的应用

更新时间:2023-09-19      点击次数:463

两个物体表面相互接触即会产生相互作用力,研究具有相对运动的相互作用表面间的摩擦、润滑与磨损及其三者之间关系即为摩擦学,目前摩擦学已涵盖了化学机械抛光、生物摩擦、流体摩擦等多个细分研究方向,其研究的数值量级也涵盖了亚纳米到百微米的区间。摩擦本身是一种能量损耗现象,然而得到合理地利用也能产生巨大的正面效益,因此,准确地测定磨损量并进行精确的控制,是摩擦学研究中的一个重难点。

作为一家专业的微纳3D形貌检测仪器厂商,中图仪器的SuperView系列光学3D表面轮廓仪已在国内各**高校从事化学机械抛光课题研究的教授群体中得到广泛应用,因样件多为超光滑抛光表面,采用光学3D表面轮廓仪较为合适,其中较为关键的粗糙度Sa和Ra等参数,能够确保0.1nm的精度。而针对磨损区域较大、坡度也较为陡峭的生物摩擦和流体摩擦领域,采用中图VT6000系列共聚焦显微镜则更加匹配,其远胜于光学3D表面轮廓仪的大角度测量能力和超景深观察功能,能够轻松胜任磨损较为严重的表面形貌检测,从而帮助研究人员更加精准的掌握磨损量评价数据。

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如下图所示,为检测生物摩擦课题中的样件表面磨损区域的3D形貌图像,其中心区域凹陷而在中心到上表面的边缘处呈大坡度形态,因而在采用光学3D表面轮廓仪进行检测时,会出现边缘陡坡处3D图像重建不完整、出现空白区域的问题,而使用共聚焦显微镜,则能够轻松获取完整的形貌数据与3D图像。

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图.磨损形貌

使用软件的孔洞体积功能对图像磨损区域进行处理与分析,能够获取准确的磨损区域深度、面积、体积等数值,从而对摩擦工艺参数与蚀坑形状以及磨损量的相关性进行定量研究,实现对摩擦磨损的有效利用。

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图.磨损体积

而在流体摩擦课题中,更多的是对工艺处理后在样件表面形成的条状凹槽进行轮廓分析,由于形成的凹槽较宽、深度也较大,这导致凹槽到两侧平面的坡面角度大、颜色黝黑、反射率低,也是一种较为适合使用共聚焦显微来测量的形貌特征。如下图所示,在完成测量后,通过提取一条过凹槽的剖面轮廓曲线并分析,就能够获得准确的槽深宽度数据,进一步定量地研究工艺参数与磨损量的关联性。

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图.流体摩擦表面形貌的截面轮廓

中图仪器仍在摩擦学领域深耕细作,不断地优化经典产品——SuperView系列光学3D表面轮廓仪,同时也推出新产品——VT6000系列共聚焦显微镜,以其更大的角度测量能力和更强的反射率适应性,共建显微双姝,构建高精度、大角度、低反射率的*方位测量能力,为该领域更多的客户提供专业的解决方案与优质服务。
深圳市中图仪器股份有限公司
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