西班牙Sensofar相位差干涉模式介紹

西班牙Sensofar公司推出的S neox是一款高精度的三維共聚焦白光干涉儀，廣泛應用于表面形貌測量領域。該設備集成了多種*的測量技術，包括白光干涉模式、相位差干涉模式、共聚焦模式和多焦面疊加模式，能夠滿足不同材質、結構、表面粗糙度和波度的測量需求。

一、白光干涉模式（VSI）

白光干涉模式（Vertical Scanning Interferometry, VSI）是一種基于白光干涉原理的測量技術，適用于光滑表面或適度粗糙表面的高度測量。其工作原理是通過將樣品表面與參考鏡面之間的光程差轉換為干涉條紋的對比度變化，從而獲取表面高度信息

。在VSI模式下，S neox能夠提供納米級的縱向分辨率，且在任何放大倍數下都能保持這一精度。此外，VSI模式的測量范圍理論上是無限的，但在實際應用中受限于物鏡的工作距離

。該模式特別適用于需要高精度測量的場合，如半導體制造、光學元件加工等

二、相位差干涉模式（PSI）

相位差干涉模式（Phase Shift Interferometry, PSI）是一種亞納米級精度的測量技術，主要用于測量非常光滑和連續(xù)的表面高度。PSI的工作原理是通過引入已知的相位差，使樣品表面的光程差發(fā)生變化，從而形成干涉條紋。通過分析這些干涉條紋的變化，可以精確地計算出樣品表面的高度信息

。PSI模式的優(yōu)勢在于其在任何放大倍數下都能提供亞納米級的縱向分辨率，即使使用2.5倍的鏡頭也能實現大視場范圍內的高精度測量。此外，PSI模式還能夠測量具有較大斜率的表面，如70°的光滑表面

。這種模式特別適用于需要精度的表面測量，如精密光學元件、半導體晶圓等

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三、共聚焦模式

共聚焦模式是一種基于共聚焦原理的測量技術，能夠提供高橫向分辨率的表面形貌測量。共聚焦技術通過將樣品表面的光束聚焦到一個點，并通過檢測反射光的強度來確定表面高度

。S neox的共聚焦模式具有高達0.10um的橫向分辨率，適用于臨界尺寸測量，Z軸測量重復性在納米級別。該模式特別適用于測量高斜率表面，如70°的光滑表面

。此外，共聚焦模式還能夠提供真彩色圖像，使用戶能夠直觀地觀察樣品的表面細節(jié)。

四、多焦面疊加模式

多焦面疊加模式（Multi-Focus Superposition, MFSP）是一種用于測量非常粗糙表面的*技術。該模式通過在不同焦距下采集多個圖像，并將這些圖像疊加起來，以獲得更全面的表面形貌信息

。MFSP模式的優(yōu)勢在于其快速掃描能力和大掃描范圍，能夠快速測量大面積的表面形貌

。此外，該模式還支持高達86°的斜率測量，適用于工件和模具的測量

。MFSP模式特別適用于需要快速測量大面積表面的場合，如汽車零部件、建筑石材等

五、干涉原理

干涉原理是S neox的核心技術之一，它通過將樣品表面的光程差與參考鏡面的光程差進行比較，從而獲取表面高度信息。干涉儀中，光束穿過分光鏡，分別照射到樣品表面和一個內置的參考鏡片，兩路光線反射后形成干涉條紋

。通過分析這些干涉條紋的變化，可以精確地計算出樣品表面的高度信息。干涉技術的優(yōu)勢在于其高精度和高分辨率，能夠實現亞納米級的縱向分辨率

。此外，干涉技術還能夠測量各種表面的微幾何和納米幾何結構，適用于從極粗糙到高反射表面的測量。

六、八部位移法

八部位移法（Eight-Step Phase Shifting）是一種用于提高干涉測量精度的技術。該方法通過引入八個不同的相位差，使樣品表面的光程差發(fā)生變化，從而形成干涉條紋。通過分析這些干涉條紋的變化，可以更精確地計算出樣品表面的高度信息。八部位移法的優(yōu)勢在于其能夠有效減少測量誤差，提高測量精度。該方法特別適用于需要高精度測量的場合，如精密光學元件、半導體晶圓等

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七、總結

西班牙Sensofar S neox是一款集成了多種*測量技術的高精度三維共聚焦白光干涉儀。它通過白光干涉模式、相位差干涉模式、共聚焦模式和多焦面疊加模式，能夠滿足不同材質、結構、表面粗糙度和波度的測量需求。S neox的干涉原理基于光程差的測量，能夠提供亞納米級的縱向分辨率，適用于各種表面的高精度測量。此外，S neox還采用了八部位移法，進一步提高了測量精度。該設備廣泛應用于半導體、生物醫(yī)藥、能源等領域，是現代精密測量技術的重要工具

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