白光干涉仪在摩擦学领域的应用

　　摩擦学是一门研究物体相对运动时其表面摩擦、润滑、磨损三者间相互关系的交叉学科，摩擦学实验研究的重点和难点之一在于对磨损量的定量分析。磨损量涵盖了磨损区的轮廓尺寸、粗糙度、体积这线、面、体三个维度方面的参数，量级从纳米到毫米不等，又由于不可破坏性测量，传统的低精度接触式轮廓仪和影像仪无法适用，而以白光干涉为原理、具备高精度、非接触式测量能力的白光干涉仪登上了摩擦学研究的舞台。

图1 工作中的CSM摩擦磨损测试仪

　　上图展示的是一款工作中的CSM摩擦磨损测试仪，经过十数小时的摩擦，铜板表面出现了一圈圈摩擦痕迹，即为磨损区域，对磨损区域进行尺寸上的定量分析，是研究的重要组成部分，下面我们使用中图仪器白光干涉仪对一块经过摩擦试验处理的铜板进行线、面、体三个维度的定量分析。

一、一维：线_轮廓尺寸

　　取一块摩擦处理过的铜板，使用白光干涉仪对其中未摩擦过的光滑区域和摩擦过的磨损区域进行扫描，获取其3D图像。

图5 磨损区的剖面轮廓曲线

　　从图中可以看到，相对光滑区细致较浅的划痕，磨损区充满了坑坑洼洼的槽，在磨损区3D图像上提取一条剖面轮廓曲线，可以获取槽深和槽宽的轮廓尺寸数据。

二、二维：面_粗糙度

　　分别在光滑区和磨损区选取若干点，测量分析显示经过摩擦磨损试验过的区域线粗糙度和面粗糙度均增大了至少十几倍。

图6 光滑区域粗糙度

图7 磨损区域粗糙度

三、三维：体_体积

图8 磨损区3D图像&孔洞体积测量

　　如右上图，利用分析工作“孔洞体积”对磨损区进行区域体积分析。在选择的分析区域中，位于基准面（蓝色方框）上面的顶点区域显示为红色，位于基准面下方显示为绿色，利用“孔洞体积”分析工具可直接获取该区域内上下两部分的面积、体积、深度数据。

　　一线二面三体，白光干涉仪能让研究人员掌握三个维度精确的数据信息，从而对摩擦磨损区进行全面的分析判断，如同穿上了酷炫的滑板鞋，在摩擦学研究这个舞台秀出华丽的舞步。