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表面特征是材料、化学等领域的不可或缺的主要研究内容#xff0c;合理地评价表面形貌、表面特征等#xff0c;对于相关材料的评定、性能的分析和加工条件的改善都具有重要的意义。
表面台阶高度测量在材料表面研究中有十分重要的作用。一方面#xff0c;表面测量…一、引言
表面特征是材料、化学等领域的不可或缺的主要研究内容合理地评价表面形貌、表面特征等对于相关材料的评定、性能的分析和加工条件的改善都具有重要的意义。
表面台阶高度测量在材料表面研究中有十分重要的作用。一方面表面测量技术通过台阶高度可以测定一定的微观形貌;另一方面半导体制造业为主的工业产业中涉及大量的台阶高度的检测问题。台阶高度是一个重要的参数对各种薄膜台阶参数的精确、快速测定和控制是保证材料质量、提高生产效率的重要手段。因此在材料化学领域材料表面的线条宽度、间距、台阶高度、表面粗糙度的测量线宽、线间距等校对样板的校准以及这些几何尺寸的量值统一和溯源的重要性就不言而喻了。
二、表面测量技术发展概况
表面形貌对材料的性能有着很深的影响因此人们在很早以前就认识到表面测量的重要性。1929年德国的施马尔茨首先提出了评定参数和测量基准线的概念这是表面粗糙度研究历史上的一次大飞跃开创了表面粗糙度数量化描述的新时代。20世纪30年代第一台用于车间测量表面粗糙度的轮廓仪问世。1940年英国Taylor-Hobson公司研制成功“泰勒塞夫”表面粗糙度测量仪。表面测量技术也在不断发展各种表面检测方法涌现基于各种测量原理的表面测量仪器纷纷问世。
根据测量原理表面测量方法可分为光学测量法、扫描显微镜法和接触式测量法三类。每种方法都有自己的优势和劣势。光学测量为非接触测量可避免接触测量对样品的损伤但也存在衍射效应、分辨率受限等问题。扫描显微镜法分辨率最高可达原子级但测量范围小操作复杂。接触式测量垂直范围大是最常用的表面测量方法之一但会对样品表面造成一定损伤。
三、台阶仪的基本结构及原理
台阶测量属于接触式表面形貌测量用于测试材料的台阶厚度。根据使用的传感器可分为电感式、压电式和光电式三种。每种传感器都有自己的优势和劣势。
台阶仪的测量原理是:探针轻轻沿样品表面滑动表面微小的起伏会带动探针上下运动。探针运动反映了表面形貌特征。传感器会输出与探针位移成正比的电信号。经过放大、滤波等处理可以得到放大后的探针位移信号用于分析表面的形貌特征。
台阶仪测量精度高、量程大、结果稳定、重复性好。但也存在探针磨损、无法测量过于细小的表面特征等问题。因此不适合用于软质表面或高精度零件的测量。 四、影响测量精度的因素分析
影响台阶仪测量精度的主要因素有:
(1) 样品制备方向。浸泡方向不同会影响测试效果。测试面朝上的样品效果更好。
(2) 胶带粘贴方式。需要在粘贴胶带后划去边缘再进行测试这样结果更准确。
(3) 污染控制。测试前要擦拭干净样品表面避免残留物影响结果。
五、台阶仪使用中常见问题分析
(1) 探针扫描位置偏移。主要原因是碰撞导致偏移或更换探针后未校正。需要用校准样块重新校正定位。
(2) 探针针尖污染。轻软材料表面会粘附在针尖。需要用无水乙醇清洗或专用样板清洁。
(3) 测力失调。探针受力过大会导致测量异常。需要检查探针是否受阻调整测力参数。
六、台阶仪测量技术应用实例
台阶仪可准确测量表面多层镀膜的厚度为评价表面涂覆质量提供有效手段。在压电材料制备中也可以检验镀层参数是否达标。这些都证明了台阶仪测量技术的实用价值。 七、总结
台阶仪作为接触式表面形貌测量的有效手段测量范围广、精度高、实用性强在材料、半导体、精密制造等领域具有广阔的应用前景。表面测量技术还在不断发展与改进台阶仪也在朝着智能化和精确化方向演进。 泽攸科技半自动台阶仪JS100A
安徽泽攸科技有限公司是一家具有完全自主知识产权的科学仪器公司 自20世纪90年代开始投入电镜及相关附件研发以来研发团队一直致力于为纳米科学研究提供卓越的仪器。目前公司有包括PicoFemto系列原位TEM测量系统、原位SEM测量系统、ZEM系列台式扫描电镜、JS系列台阶仪、纳米位移台、二维材料转移台、探针台及低温系统、光栅尺等在内的多个产品线在国内外均获得了高度关注填补了国家在高端精密仪器领域的诸多空白。
原文来源https://www.zeptools.cn/news_detail/170.html
