表面形貌测量仪

北京东方德菲仪器有限公司代理的alicona品牌的自动变焦三维表面测量仪InfiniteFocus G5在天津商业大学液滴形状分析仪等设备招标项目【项目编号：JG2017-428】中中标。自动变焦三维表面测量仪InfiniteFocus G5是奥地利Alicona公司研发生产的集微型三坐标测量和表面形貌测量于一体的光学测量系统。操作原理是先进的全自动变焦(Focus-Variation)技术，该技术是光学系统的小景深和垂直扫描相结合。

用于纳米级表面形貌测量的光学显微测头李强，任冬梅，兰一兵，李华丰，万宇（航空工业北京长城计量测试技术研究所 计量与校准技术重点实验室，北京 100095）　　摘 要：为了满足纳米级表面形貌样板的高精度非接触测量需求，研制了一种高分辨力光学显微测头。以激光全息单元为光源和信号拾取器件，利用差动光斑尺寸变化探测原理，建立了微位移测量系统，结合光学显微成像系统，形成了高分辨力光学显微测头。将该测头应用于纳米三维测量机，对台阶高度样板和一维线间隔样板进行了测量实验。结果表明：该光学显微测头结合纳米三维测量机可实现纳米级表面形貌样板的可溯源测量，具有扫描速度快、测量分辨力高、结构紧凑和非接触测量等优点，对解决纳米级表面形貌测量难题具有重要实用价值。　　关键词：纳米测量；激光全息单元；位移；光学显微测头；纳米级表面形貌0　引言　　随着超精密加工技术的发展和各种微纳结构的广泛应用，纳米三坐标测量机等精密测量仪器受到了重点关注。国内外一些研究机构研究开发了纳米测量机，并开展微纳结构测量［1-4］。作为一个高精度开放型测量平台，纳米测量机可以兼容各种不同原理的接触式测头和非接触式测头［5-6］。测头作为纳米测量机的核心部件之一，在实现微纳结构几何参数的高精度测量中发挥着重要作用。原子力显微镜等高分辨力测头的出现，使得纳米测量机能够实现复杂微纳结构的高精度测量［7-8］，但由于其测量速度较慢，对测量环境要求很高，不适用于大范围快速测量。而光学测头从原理上可以提高扫描测量速度，同时作为一种非接触式测头，还可以避免损伤样品表面，因此，在微纳米表面形貌测量中有其独特优势。在光学测头研制中，激光聚焦法受到国内外研究者的青睐，德国SIOS公司生产的纳米测量机就包含一种基于光学像散原理的激光聚焦式光学测头，国内也有一些大学和研究机构开展了此方面的研究［9-11］。这些测头主要基于像散和差动光斑尺寸变化检测原理进行离焦检测［12-13］。在CD和DVD播放器系统中常用的激光全息单元已应用于微位移测量［14-15］，其在纳米测量机光学测头的研制中也具有较好的实用价值。针对纳米级表面形貌的测量需求，本文研制了一种基于激光全息单元的高分辨力光学显微测头，应用于自主研制的纳米三维测量机，可实现被测样品的快速瞄准和测量。1　激光全息单元的工作原理　　激光全息单元是由半导体激光器（LD）、全息光学元件（HOE）、光电探测器（PD）和信号处理电路集成的一个元件，最早应用于CD和DVD播放器系统中，用来读取光盘信息并实时检测光盘的焦点误差，其工作原理如图1所示。LD发出激光束，在出射光窗口处有一个透明塑料部件，其内表面为直线条纹光栅，外表面为曲线条纹全息光栅，两组光栅相互交叉，外表面光栅用于产生焦点误差信号。LD发出的激光束在光盘表面反射回来后，经全息光栅产生的±1级衍射光，分别回到两组光电探测器P1~P5和P2~P10上。当光盘上下移动时，左右两组光电探测器上光斑面积变化相反，根据这种现象产生焦点误差信号。这种测量方式称为差动光斑尺寸变化探测，焦点误差信号可以表示为　　根据焦点误差信号，即可判断光盘离焦量。图1　激光全息单元　　根据上述原理，本文设计了高分辨力光学显微测头的激光全息测量系统。2　光学显微测头设计与实现　　光学显微测头由激光全息测量系统和光学显微成像系统两部分组成，前者用于实现被测样品微小位移的测量，后者用于对测量过程进行监测，以实现被测样品表面结构的非接触瞄准与测量。　　2.1　激光全息测量系统设计　　光学显微测头的光学系统如图2所示，其中，激光全息测量系统由激光全息单元、透镜1、分光镜1和显微物镜组成。测量时，由激光全息单元中的半导体激光器发出的光束经过透镜1变为平行光束，该光束被分光镜1反射后，通过显微物镜汇聚在被测件表面。从被测件表面反射回来的光束反向通过显微物镜，一小部分光透过分光镜1用于观察，大部分光被分光镜1反射，通过透镜1，汇聚到激光全息单元上，被全息单元内部集成的光电探测器接收。这样，就将被测样品表面瞄准点的位置信息转换为电信号。在光学显微测头设计中选用的激光全息单元为松下HUL7001，激光波长为790 nm。图2　光学显微测头光学系统示意图　　当被测样品表面位于光学显微测头的聚焦面时，反射光沿原路返回激光全息单元，全息单元内两组光电探测器接收到的光斑尺寸相等，焦点误差信号为零。当样品表面偏离显微物镜聚焦面时，由样品表面反射回来的光束传播路径会发生变化，进入激光全息单元的反射光在两组光电探测器上的分布随之发生变化，引起激光全息单元焦点误差信号的变化。当被测样品在显微物镜焦点以内时，焦点误差信号小于零，而当被测样品在显微物镜焦点以外时，焦点误差信号大于零。因此，利用在聚焦面附近激光全息单元输出电压与样品位移量的单调对应关系，通过测量激光全息单元的输出电压，即可求得样品的位移量。　　2.2　显微物镜参数的选择　　在激光全息测量系统中，显微物镜是一个重要的光学元件，其光学参数直接关系着光学显微测头的分辨力。首先，显微物镜的焦距直接影响测头纵向分辨力，在激光全息单元、透镜1和显微物镜之间的位置关系保持不变的情况下，对于同样的样品位移量，显微物镜的焦距越小，样品上被测点经过显微物镜和透镜1所成像的位移越大，所引起激光全息单元中光电探测器的输出信号变化量也越大，即测量系统纵向分辨力越高。另外，显微物镜的数值孔径对测头的分辨力也有影响，在光波长一定的情况下，显微物镜的数值孔径越大，其景深越小，测头纵向分辨力越高。同时，显微物镜数值孔径越大，激光束会聚的光斑越小，系统横向分辨力也越高。综合考虑测头分辨力和工作距离等因素，在光学显微测头设计中选用大恒光电GCO-2133长工作距物镜，其放大倍数为40，数值孔径为0.6，工作距离为3.33 mm。　　2.3　定焦显微测头的实现　　除激光全息测量系统外，光学显微测头还包括一个光学显微成像系统，该系统由光源、显微物镜、透镜2、透镜3、分光镜1、分光镜2和CCD相机组成。光源将被测样品表面均匀照明，被测样品通过显微物镜、分光镜1、透镜2和分光镜2，成像在CCD相机接收面上。为了避免光源发热对测量系统的影响，采用光纤传输光束将照明光引入显微成像系统。通过CCD相机不仅可以观察到被测样品表面的形貌，而且也可以观察到来自激光全息单元的光束在样品表面的聚焦情况。　　根据图2所示原理，通过光学元件选购、机械加工和信号放大电路设计，制作了光学显微测头，如图3所示。从结构上看，该测头具有体积小、集成度高的优点。将该测头安装在纳米测量机上，编制相应的测量软件，可用于被测样品的快速瞄准和高分辨力非接触测量。图3　光学显微测头结构3　测量实验与结果分析　　为了检验光学显微测头的功能，将该测头安装在纳米三维测量机上，使显微物镜的光轴沿测量机的Z轴方向，对其输出信号的电压与被测样品的离焦量之间的关系进行了标定，并用其对台阶高度样板和一维线间隔样板进行了测量［16］。所用纳米三维测量机在25 mm×25 mm×5 mm的测量范围内，空间分辨力可达0.1 nm。实验在（20±0.5）℃的控温实验室环境下进行。　　3.1　测头输出电压与位移关系的建立　　为了获得光学显微测头的输出电压与被测表面位移（离焦量）的关系，将被测样板放置在纳米三维测量机的工作台上，用精密位移台带动被测样板沿测量光轴方向移动，通过纳米测量机采集位移数据，同时记录测头输出电压信号。图4所示为被测样板在测头聚焦面附近由远及近朝测头方向移动时测头输出电压与样品位移的关系。图4　测头电压与位移的关系　　由图4可以看出，光学显微测头的输出电压与被测样品位移的关系呈S形曲线，与第1节中所述的通过差动光斑尺寸变化测量离焦量的原理相吻合。当被测样板远离光学显微测头的聚焦面时，电压信号近似常数。当被测样板接近测头的聚焦面时，电压开始增大，到达最大值后逐渐减小；当样板经过测头聚焦面时，电压经过初始电压值，可认为是测量的零点；当样品继续移动离开聚焦面时，电压继续减小，到达最小值时，电压又逐渐增大，回到稳定值。在电压的峰谷值之间，曲线上有一段线性较好的区域，在测量中选择这段区域作为测头的工作区，对这段曲线进行拟合，可以得到测头电压与样板位移的关系。在图4中所示的3 μm工作区内，电压与位移的关系为　　式中：U为激光全息单元输出电压；∆d为偏离聚焦面的距离。　　3.2　台阶高度测量试验　　在对光学显微测头的电压-位移关系进行标定后，用安装光学显微测头的纳米三维测量机对台阶高度样板进行了测量。　　在测量过程中，将一块硅基SHS-1 μm台阶高度样板放置在纳米三维测量机的工作台上，首先调整样板位置，通过CCD图像观察样板，使被测台阶的边缘垂直于工作台的X轴移动方向，样板表面位于光学显微测头的聚焦面，此时测量光束汇聚在被测样板表面，如图5所示。然后，用工作台带动样板沿X方向移动，使测量光束扫过样板上的台阶，同时记录光学显微测头的输出信号。最后，对测量数据进行处理，计算台阶高度。图5　被测样板表面图像　　台阶高度样板的测量结果如图6所示，根据检定规程［17］对测量结果进行处理，得到被测样板的台阶高度为1.005 μm。与此样板的校准结果1.012 μm相比，测量结果符合性较好，其微小偏差反映了由测量时温度变化、干涉仪非线性和样板不均匀等因素引入的测量误差。图6　台阶样板测量结果　　3.3　一维线间隔测量试验　　在测量一维线间隔样板的过程中，将一块硅基LPS-2 μm一维线间隔样板放置在纳米测量机的工作台上，使测量线沿X轴方向，样板表面位于光学显微测头的聚焦面。然后，用工作台带动样板沿X方向移动，使测量光束扫过线间隔样板上的刻线，同时记录纳米测量机的位移测量结果和光学显微测头的输出信号。最后，对测量数据进行处理，测量结果如图7所示。　　根据检定规程［17］对一维线间隔测量结果进行处理，得到被测样板的刻线间距为2.004 μm，与此样板的校准结果2.002 μm相比，一致性较好。　　3.4　分析与讨论　　由光学显微测头输出电压与被测表面位移关系标定实验的结果可以看出：利用在测头聚焦面附近测头输出电压与样品位移量的单调对应关系，通过测量测头的输出电压变化，即可求得样品的位移量。在图4所示曲线中，取电压-位移曲线上测头聚焦面附近的3 μm位移范围作为工作区，对应的电压变化范围约为0.628 V。根据对电压测量分辨力和噪声影响的分析，在有效量程内测头的分辨力可以达到纳米量级。　　台阶高度样板和一维线间隔样板测量实验的结果表明：光学显微测头可以应用于纳米三维测量机，实现微纳米表面形貌样板的快速定位和微小位移测量。通过用纳米测量机的激光干涉仪对光学显微测头的位移进行校准，可将测头的位移测量结果溯源到稳频激光的波长。实验过程也证明：光学显微测头具有扫描速度快、测量分辨力高和抗干扰能力强等优点，适用于纳米表面形貌的非接触测量。4　结论　　本文介绍了一种用于纳米级表面形貌测量的高分辨力光学显微测头。在测头设计中，采用激光全息单元作为位移测量系统的主要元件，根据差动光斑尺寸变化原理实现微位移测量，结合光学显微系统，形成了结构紧凑、集测量和观察功能于一体的高分辨力光学显微测头。将该测头安装在纳米三维测量机上，对台阶高度样板和一维线间隔样板进行了测量实验，结果表明：该光学显微测头可实现预期的测量功能，位移测量分辨力可达到纳米量级。下一步将通过多种微纳米样板测量实验，进一步考察和完善测头的结构和性能，使其更好地适合纳米三维测量机，应用于微纳结构几何参数的非接触测量。作者简介李强，（1976-），男，高级工程 师，主要从事纳米测量技术研究，在微纳米表面形貌参数测量与校准、微纳尺度材料力学特征参数测量与校准、复杂微结构测量与评价等领域具有丰富经验。

高附加值产品中元器件的表面形貌，包括几何形状和微观纹理，对于其公差、装配和功能至关重要。表面形貌对制造工艺的变化非常敏感，由不同工艺形成的表面复杂且多样。表面形貌会影响零件的摩擦学特性、磨损和使用寿命，例如航发叶片的表面会影响飞机的空气动力学性能和燃料使用效率。扫描白光干涉术（SWLI），也称为相干扫描干涉术（CSI），是用于测量材料表面形貌最精确的技术之一。作为一种光学测量手段，扫描白光干涉术先天具有高精度、快速、高数据密度和非接触式测量等优势，被广泛应用于精密光学、半导体、汽车及航天等先进制造与研究领域。扫描白光干涉仪光路结构与成像原理示意图扫描白光干涉术经过30多年发展，在制造和科研领域得到验证，成为表面形貌高精度测量技术的标杆，尤其在半导体、精密光学和消费电子等产业的推动下，其测量功能和性能得到了持续提升。以扫描白光干涉术为代表的光学测量技术，充分利用了光的波动属性以及干涉和全息成像的优势，以光的波长作为“尺子”，在先进的光学、电子和机械元器件的支撑下，将在先进制造与智能制造中充当越来越重要的角色。第二届精密测量技术与先进制造网络会议期间，两位专家将现场分享扫描白光干涉技术及其在半导体行业的典型应用。部分报告预告如下，点击报名  》》》中国科学院上海光学精密机械研究所研究员 苏榕《扫描白光干涉表面形貌测量技术：原理及应用》（点击报名）苏榕博士，研究员，博士生导师，中国科学院及上海市海外高层次人才引进。长期致力于超精密光学干涉成像与散射测量仪器与技术研究，聚焦基础理论、核心算法、校准技术、工业应用及相关国际标准制定。主持多项国家和省部级重点研发项目；发表论文40余篇，书籍章节2章，部分技术被国际顶尖仪器制造商采用。担任期刊《Light: Advanced Manufacturing》和《Nanomanufacturing and Metrology》编委及《激光与光电子学进展》青年编委，SPIE-Photonics Europe、EOSAM和ASPE技术委员会委员，全国产品几何技术规范标准化技术委员会委员，中国计量测试学会计量仪器专业委员会委员，中国仪器仪表学会显微分会委员。【报告摘要】扫描白光干涉术是目前最精确的表面形貌测量技术之一，被广泛应用于各种工业与科研领域。从发明至今的三十余年间，在精密光学、半导体、汽车及航天等先进制造领域的需求牵引下，该技术不断取得新的进展与突破。本报告将介绍白光干涉技术的原理与应用，以及近年来的技术创新。布鲁克（北京）科技有限公司应用经理 黄鹤《先进封装工艺中三维几何尺寸监控的挑战与布鲁克白光干涉技术的计量解决方案》（点击报名）黄鹤博士现任布鲁克公司纳米表面仪器部中国区应用经理。服务于工艺设备和测量仪器行业超过15年，尤其在半导体、数据存储和材料表面工程研究领域拥有丰富经验，是一名材料学博士。黄鹤博士先后在香港理工大学任助研；在应用材料公司任高级应用工程师，负责化学机械抛光工艺和缺陷检测应用；在维易科公司任应用科学家，负责白光干涉三维形貌技术推广与导入。【报告摘要】在半导体行业路线图对不断缩小晶体管几何尺寸的快速追求的推动下，PCB/HDI尤其载板制造商正在通过更薄的高密度互连，将多芯片模块（包含芯粒）借由基板上开发更小、更密集的功能。在大批量生产过程中，对于更细线宽的铜线（Line）、更小开口的孔洞（Via）和深沟槽（Trench）及层间对位偏差（Overlay）等三维几何尺寸的测量面临多种新的挑战。而具备计量功能的 ContourSP 大型面板高效测量系统专门设计用于在制造过程中测量载板面板的每一层，确保在生产过程中最短的工艺开发时间、最高的产量、最长的正常运行时间和最稳定的测量结果。此外，本报告也会简略介绍白光干涉技术在晶圆封装时再布线工艺（RDL）监控中的典型应用。更多详细日程如下：第二届精密测量与先进制造主题网络研讨会报告时间报告题目报告嘉宾单位职称12月14日上午09:00-09:30纳米级微区形态性能参数激光差动共焦多谱联用测量技术及仪器赵维谦北京理工大学 光电学院院长09:30-10:00扫描白光干涉表面形貌测量技术：原理及应用苏榕中国科学院上海光学精密机械研究所研究员10:00-10:30先进封装工艺中三维几何尺寸监控的挑战与布鲁克白光干涉技术的计量解决方案黄鹤布鲁克（北京）科技有限公司应用经理10:30-11:00激光干涉精密测量技术、仪器及应用谈宜东清华大学 精密仪器系系副主任/副教授11:00-11:30关节类坐标测量技术于连栋中国石油大学（华东）教授12月14日下午14:00-14:30基于相位辅助的复杂属性表面全场三维测量技术张宗华河北工业大学教授14:30-15:00短脉冲光频梳激光测距技术杨睿韬哈尔滨工业大学副研究员15:00-15:30机器人精密减速器及关节测试技术程慧明北京工业大学 博士研究生15:30-16:00纳米尺度精密计量技术与国家量值体系施玉书中国计量科学研究院纳米计量研究室主任/副研究员16:00-16:30尺寸测量，从检验走向控制与孪生李明上海大学教授为促进精密测量技术发展和应用，助力制造业高质量发展，仪器信息网联合哈尔滨工业大学精密仪器工程研究院，将于2023年12月14日举办第二届精密测量技术与先进制造网络会议，邀请业内资深专家及仪器企业技术专家分享主题报告，就制造中的精密测量技术等进行深入的交流探讨。报名页面：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/precisionmes2023/

简介：便携式接触角测量仪在测量大表面功能材料时也可以起到很大的作用。大表面功能材料通常用于涂层、包装、过滤和其他工业应用中，其表面性质的评估对于了解材料的真实性能非常重要。传统的接触角测量方法通常需要将样本送回实验室使用台式接触角仪进行分析，这会浪费时间和资金，并且可能会导致结果不准确。而便携式接触角测量仪可以在现场快速测量，无需将样本送回实验室，节省了时间和成本。同时，由于便携式接触角测量仪比台式接触角仪更为灵活，因此可以轻松测量大面积样本或难以到达的表面区域。此外，最新的便携式接触角测量仪还可以使用智能移动设备进行操作，例如手机或平板电脑，使操作更加便捷和可靠。因此，便携式接触角测量仪在大表面功能材料的评估和测试领域具有很广泛的应用前景。便携式接触角测量仪具有以下优点：精度高：便携式接触角测量仪采用先进的技术，可以提供极高的测量精度和准确性，确保测量结果的可靠性。操作简单：便携式接触角测量仪可以使用智能移动设备进行操作，界面简洁明了，使用起来非常方便。多功能：便携式接触角测量仪支持多种测量模式，可根据实际需要进行选择，减少了不必要的测量步骤。数据分析：便携式接触角测量仪可以将测量结果直接传输到电脑或云端进行分析，方便用户进行数据处理和报告生成。节约成本：便携式接触角测量仪可以帮助用户减少外包服务和材料成本，提高工作效率和准确性。北斗仪器CA60便携式接触角的参数：型号CA60便携手持式光学接触角测量仪进液系统进液控制移动行程：30mm,精度：0.01mm滴液控制模式手动，精度：0.1ul加液方式手动微量进样器容量：250ul针头标配0.5mm不锈钢针头（可替换）20个成像系统镜头Subpixel级别0.7-4.5远心轮廓深度定制镜头相机日本SONY原装进口高速工业级芯片(Onsemi行曝光)传感器类型1/1.8 英寸逐行扫描CMOS分辨率1280× 1024帧率80帧/s（可选配全局曝光高速400帧/s的相机）光源系统组合方式采用石英扩散膜与均光板使得亮度更均匀，液滴轮廓更清晰光源采用进口CCS工业级蓝色冷光源（有效避免因光源散发热量蒸发液滴），使用寿命可达5万小时以上亮度调节PWM数字调节光源波长460-465nm功率10W接触角测量接触角测量方法悬滴法、座滴法、前进角、后退角、薄膜法等测量软件CA V1.2.1静/动态接触角测量软件+表面能测量软件软件操作系统要求windows 10(64位)接触角测量方式自动与手动接触角计算方法（static contact angle）自动拟合法（ms级别一键全自动拟合，不存在人工误差）、三点拟合、五点拟合、自动测量（包括圆拟合法/斜圆拟合法（Circle method/ Oblique Circle）、椭圆拟合法/斜椭圆拟合法(Ellipse method /Oblique Ellipse)）、凹凸面测量等动态接触角测量（Dynamic contact angle）前进角（Advancing angle），后退角（receding angle），滞后角（hysteresis angle）(可批量拟合多张图片或视频连续拟合计算Video analysis)基线拟合自动与手动角度范围0°＜θ＜180°精度0.1°分辨率0.001°表面能表面能测量方法Fowks法，OWRK法，Zisman法，EOS法，Acid-Base Theory法,Wu harmonic mean法,Extended Fowkes法（软件中预装37种液体数据库，可自行建立液体性能参数）数据可直接调入用于表面能估算，液体库数据可自行添加、删除和修改。可分别得到固体表面能、色散力、极性力、氢键力、范德华分量、路易斯酸分量、路易斯碱分量等表面能单位MN/m其他机架型材欧标160输入电源5V仪器尺寸约98mm（W）*50mm(L)* 140mm(H)仪器重量约0.5KG表界面张力测量方法 自动拟合+手动拟合精度0.01MN/m测量范围0.1MN/m-2000MN/m润湿性分析粘附功一键自动分析铺展系数一键自动分析粘附张力一键自动分析精度0.001 MN/m单位MN/m 便携式接触角测量仪在材料科学、医学、环境监测等领域都有广泛的应用。同时，随着科技的不断进步，便携式接触角测量仪的性能和功能还将不断得到提升和改善，进一步拓展其应用范围。

全息术是一种能够对光波前进行记录和重建的技术，自从 1948 年匈牙利-英国物理学家 Dennis Gabor 发明全息术以来，该技术不仅得到了显微学家，工程师，物理学家甚至艺术家等各领域的广泛关注，还使他获得了 1971 年的诺贝尔物理学奖。干涉术作为光学中另一个主要研究领域，是利用光波的叠加干涉来提取信息，其原理与全息术都是用整体的强度信息来记录光波的振幅和相位，虽然记录的方法有很大不同，但随着 20 世纪 90 年代，高采样密度的电子相机的出现，可用来记录数字全息图，则进一步增强了二者的联系。近日，针对全息术对表面形貌的干涉测量的发展的推动作用，来自美国 Zygo Corporation 的 Peter J. de Groot、 Leslie L. Deck，中国科学院上海光机所的 苏榕 以及德国斯图加特大学的 Wolfgang Osten 联合在 Light: Advanced Manufacturing 上发表了综述文章，题为“Contributions of holography to the advancement of interferometric measurements of surface topography”。本文回顾了包括相移干涉测量，载波条纹干涉，相干降噪，数字全息的斐索干涉仪，计算机生成全息图，震动、变形和粗糙表面形貌和使用三维传输方程的光学建模七个方面，从数据采集到三维成像的基本理论，说明了全息术和干涉测量的协同发展，这两个领域呈现出共同增强和改进的趋势。图1 全息术的两步过程图2 干涉术的两步过程相移干涉测量术 因为记录的光场的复振幅被锁定在强度图样中的共同基本原理，全息术和干涉测量术捕获波前信息也是一个常见的困难，用于表面形貌测量的现代干涉仪中，常用相移干涉测量术（PSI）来解决这个问题，PSI 的思路是通过记录除了它们之间的相移之外几乎相同的多个干涉图，以获取足够的信息来提取被测物体光的相位和强度。Dennis Gabor 早在 1950 年代搭建的全息干涉显微镜使用偏振光学隔离所需的波前，引入除相移外两个完全相同的全息图。如图3所示，Gabor 的正交显微镜使用了一个特殊的棱镜，在反射光和透射光之间引入了 π/2 的相移。因此，可以说，用于表面测量的 PSI 首先出现在全息术中，然后独立出现在干涉测量术中。PSI 现在被广泛用于光学测试和干涉显微镜，虽然许多因素促成了其发展，但其基本思想可以追溯到使用多个相移全息图进行波前合成的最早工作。图3 Gabor正交显微镜简化示意图载波条纹干涉测量术 通过使用角度足够大的参考波来分离 Gabor 全息图中的重叠图像，从而使全息图形成的重建真实图像和共轭图像在远场中变得可分离，是全息术的重大突破之一， 到 1970 年代，人们意识到传播波阵面的远场分离等价物可以在没有全息重建的情况下模拟干涉测量。这一概念在 1982 年武田 (Takeda) 的开创性工作中广受欢迎，他描述了用于结构光和表面形貌的干涉测量的载波条纹方法。载波条纹干涉测量术的基本原理源自通信理论和 Lohmann 对全息重建过程的傅里叶分析。到 2000 年代，计算机和相机技术已经足够先进，可以使用高横向分辨率的二维数字傅里叶变换进行实时数据处理，赋予了载波条纹干涉技术的新的生命。图4 从干涉图到最后的表面形貌地图的过程此外，在菲索干涉仪中，参考波和物体表面的相对倾斜会导致相机处出现密集的干涉条纹。如果仪器在离轴操作时，具有可控制或可补偿的像差，所以只需要对激光菲索系统的光机械硬件进行少量更改，就可以实现这种全息数据采集。因此，载波条纹干涉仪通常是提供机械相移的系统的选择。相干降噪 虽然可见光波段激光器的发明给全息术带来重要进展，然而，在全息术和干涉测量术中不使用激光的主要原因是，散斑效应和来自尘埃颗粒和额外的反射而产生的相干噪声。通过仔细清理光学表面只能很小部分的噪声，而围绕系统的光轴连续地旋转整个光源单元就可以解决这个问题。如果曝光时间很长，这种运动会增强所需的静态图样，同时平均化掉大部分相干噪声。常用的实现平均化的方式包括围绕光轴旋转光学元件、沿着照明光移动漫射器、用旋转元件改变照明光的入射方向，或在傅里叶平面中移动不同的掩模成像系统。激光在 1960 年代开始出现在不等路径光学装置中，最初为全息术开发以减少相干噪声的平均方法，被证明也可有效改善干涉测量的结果。图5中，是 Close 在 1972 年提出的一种基于脉冲红宝石激光器的便携式全息显微镜。显微镜记录了四个全息图，每个全息图都有一个独立的散斑图案，对应于棱镜的旋转位置，由全息图形成的四个图像不相干叠加以减少相干噪声和散斑粒度。图5 使用旋转楔形棱镜的相干降噪系统数字全息菲索干涉仪 Gabor 的背景和研究兴趣使他将全息术视为一种具有大景深的新型显微成像技术，使显微镜学家可以任意地检查图像的不同平面。记录后重新聚焦图像的能力仍然是全息术的决定性特征之一，使我们无需仔细地将物体成像到胶片或探测器上。它还可以记录测量体积，能够清晰地成像三维数据的横截面。而数字全息术使这种能力变得更具吸引力，其重新聚焦完全在计算机内实现。虽然数字重聚焦在数字全息显微镜中很常见，但它通常不被认为是表面形貌干涉测量的特征或能力。尽管如此，从前面对该方法的数学描述来看，在采集后以相同的方式重新聚焦常规干涉测量数据是完全可行的。随着数据密度的增加，人们对校正聚焦误差以保持干涉测量中的高横向分辨率感兴趣。图6 激光菲索干涉仪的聚焦机理与全息系统不同，传统干涉仪的布置方式是在数据采集之前将物体表面精确地聚焦到相机上。图 6 说明了一种简化的聚焦机制。聚焦通常是手动过程，涉及图像清晰度的主观确定。由于光学表面通常在设计上没有特征，因此常见的过程包括将直尺放置在尽可能靠近调整表面的位置并调整焦距，直到直尺看起来最锋利。繁琐的设置和人为错误的结合使得我们可以合理地断言，今天很少有干涉仪能够充分发挥其潜力，仅仅是因为聚焦错误。数字重新聚焦提供了使用软件解决此问题的机会。计算机产生全息图 早在 1960 年代后期，学者们就已经对波带片与计算机生成全息图 (CGH) 之间的类比有了很好的理解，这是因为在开发新的基于激光的不等径干涉仪来测试光学元件的表面形状的应用时，需要对具有非球面形状的透镜和反射镜进行精确测试。图7 计算的菲涅尔波带片图样和牛顿环（等效于单独的虚拟点光源产生的Gabor全息图）然而，干涉仪作为最好的空检测器，在比较形状几乎相同的物体和参考波前时能提供最高的精度和准确度，虽然有许多巧妙的方法可以使用反射和折射光学器件对特定种类的非球面进行空测试，但 CGH 可通过简单地改变不透明和透明区域的分布来显着增加解空间。CGH 空校正器的最吸引人的特点是波前构造的准确性在很大程度上取决于衍射区的平面内位置，而不是表面高度。因此，无需费力地将非球面参考表面抛光至纳米精度，而是可以在更宽松的尺度上从精密参考波来合成反射波前。图8 使用激光菲索干涉仪和计算机产生的全息图测试非球形表面的光学装置振动、变形和粗糙表面形貌 全息干涉测量术是全息术对干涉测量术最明显的贡献，从技术名称中就可以看出。这项发现的广泛应用引起了计量学家高度关注，包括用于通过全息术定量分析三维漫射物体的应力、应变、变形和整体轮廓的方法。全息干涉测量术的发现对干涉测量术的能力和可解释性产生了深远的影响，为了辨别这些联系，首先考虑在同一全息图的两次全息曝光中，倾斜一个平面物体。两个物体方向的强度图样的不相干叠加，调制了全息图中条纹的对比度，而当这个双曝光全息图用参考波重新照射，以合成来自物体的原始波前时，结果也是条纹图样。因此，我们看到传播波前的全息再现，可用于解调双曝光全息图中存在的非相干叠加的干涉图案，将对比度的变化转换为表示两次曝光之间差异的干涉条纹。由于全息图中这些叠加的图案相互不相干，它们可以在不同的时间、全息系统的组成部分的不同位置、甚至不同的波长等条件下生成，因此，该技术的应用范围十分广泛。图9 模拟平面的双曝光全息使用三维传输方程的光学建模 使用物体表面的二维复表示，对本质上是三维问题的传统建模，是假设所有表面点可以同时沿传播方向处于相同焦点位置。因此，这种二维近似的限制是表面高度变化相对于成像系统的景深必须很小。全息术影响了三维衍射理论的发展，进一步影响了干涉显微镜的评估和性能提升。光学仪器的许多特性可以使用传统的阿贝理论和傅里叶光学建模来理解，包括成像系统的空间带宽滤波特性。干涉仪的傅立叶光学模型的第一步，是将表面形貌的表示简化为限制在垂直于光轴的平面内的相位分布。但对于使用干涉测量术的表面形貌测量，这并不是一个具有挑战性的限制，因为普通的菲索干涉仪的景深大约为几毫米，表面高度测量范围可能为几十微米。因此，在高倍显微镜中采用三维方法的速度更快，特别是对于共聚焦显微镜，在高数值孔径下，表面形貌特征不能都在相对于景深的相同的焦点。然而，二维傅里叶光学的近似对于干涉显微镜来说是不够精确的，因为在高放大倍率下，仅几微米的高度变化，就会影响干涉条纹的清晰度和对比度。基于 Kirchhoff 近似推导出了 CSI 的三维图像形成和有效传递函数，其中均匀介质的表面可表示为连续的单层散射点。这种方法已被证明具有重要的实用价值，不仅可以用于理解测量误差的起源，是斜率、曲率和焦点的函数，还可以用于校正像差。本文总结 基于激光的全息术的出现带来了一系列快速的创新，这些创新从全息术发展到干涉测量术。虽然文中提到的七个方面无法完全概括全息术的贡献，但一个明显的趋势是全息术对用于表面形貌测量的干涉测量技术的影响正在不断增加， 这最终可能会导致全息术与通常不被认为是全息术的技术相融合，而应用光学计量的这种演变必将带来全新的解决方案。论文信息 de Groot et al. Light: Advanced Manufacturing (2022)3:7https://doi.org/10.37188/lam.2022.007本文撰稿： 刘子维（英国剑桥大学，博士后）

接触角测量仪表面电荷和接触角的关系表面电荷和接触角之间存在一定的关系，表面电荷状态可以影响液体在固体表面上的润湿性质，从而影响接触角。以下是表面电荷和接触角之间可能的关系：表面电荷引起的电场效应： 表面电荷会在固体表面形成电场。这个电场可以影响液体分子在表面的分布，进而改变液滴在表面上的形状。在一些情况下，表面电荷可能导致电场效应使得液滴更容易在表面展开，从而使接触角减小。表面电荷和表面能： 表面电荷状态可以影响固体表面的表面能。一般而言，表面电荷越高，表面能越大。而表面能的变化会直接影响接触角，即固液界面的润湿性。高表面能通常与低接触角（液滴更容易湿润表面）相关。电荷导致的化学反应： 表面电荷可能引发固体表面与液体之间的化学反应，形成新的化合物。这些化合物的性质可能与原有的表面性质不同，从而改变了液体在固体表面上的润湿性，影响接触角。电荷中性化和润湿性质：表面电荷可能被中性化，特别是在高湿度环境下。这种中性化可能导致原先带有电荷的固体表面变得更加亲水（亲湿），从而减小接触角。电荷分布和表面纹理：表面电荷的分布可能影响固体表面的纹理。表面纹理是影响液滴在固体表面行为的重要因素，进而影响接触角。需要注意的是，表面电荷与接触角之间的关系是复杂的，取决于多种因素的相互作用，包括表面材料的性质、电荷密度、液体性质、环境条件等。在研究和应用中，需要综合考虑这些因素，以更好地理解和控制固液界面的性质。

北京五洲东方科技发展有限公司的前身是成立于1988年的北京东方科技公司，是中国科学院东方科学仪器进出口集团公司的控股子公司。本公司是国外30多家知名企业的代理商，秉承"东方科技"品牌，公司为材料科学、生命科学研究和农业科学研究提供优质服务。本公司是美国AST公司在中国区的独家代理，为满足国内不断扩大的市场需求，并扩充现有渠道，现将其产品在全国范围内诚招区域合作伙伴。 AST公司产品： 接触角测量仪：Optima XE， VCA 3000等 等离子体表面处理仪：PJ，PS-350，PS500，PS750等 征聘代理商说明： 1) 对电子行业、材料行业比较熟悉，并在相应地区有畅通的销售网络； 2) 遵守北京五洲东方科技发展有限公司区域管理制度； 3) 能够保证稳定的最低销售额。 我公司以优惠的代理政策、合理的代理价格及一流的客户服务期待与您合作! 联系方式：北京五洲东方科技发展有限公司 地址：北京市海淀区北四环中路265号，100083 联系电话：010-82388866－210 传真：010-82388989

日前，瑞典百欧林全球同步上市了一款新型光学接触角测量仪Theta Flex！Theta Flex支持客户在一个仪器上进行所有光学接触角相关的测量，软件中已经包含所有的测量模式。 得益于模块化设计，所有应用均可通过一台仪器完成，仪器可根据您的需求进行定制。该产品除了具有一流的用户界面、优越的分析精度、实时分析、完全自动化、为每个需求提供灵活性、便捷的数据处理和导出、优化工业使用等突出优点！另外Theta Flex可以搭配3D形貌模块和高压腔使用。Theta Flex可以与独特的3D形貌模块相结合，通过在单次测量中同时测量出样品的接触角和表面粗糙度，将润湿性和粘附性分析提升到一个全新的水平。高压腔设计是为了增强石油采收率的润湿性研究而设计的。优化的集成式活塞腔室和样品端口确保了最佳可用性和通用性。大昌华嘉(DKSH)作为百欧林接触角测量仪/表面张力仪在国内的总代理，负责其中国地区产品、技术的推广销售和服务。如果您想深入了解更多关于接触角测量仪的相关应用，我们将会非常高兴地为您提供更多的相关文献和应用实例。

为什么国外生产的接触角测量仪像素跟帧率都很高问:为什么国外生产的接触角测量仪，像素跟帧率都很高。答:市场需求和竞争压力：国外市场对高像素和高 帧率的接触角测量仪有较高的需求。制造商为了满足市场 需求和保持竞争力，不断努力提升产品的性能和技术水平，以提供更好的用户体验。需要注意的是，像素和帧率只是评估接触角测量仪性 能的其中两个方面，选择测量仪时还需要综合考虑其他因 素，如测量精度、自动化程度、样品适配性等。最适合的 测量仪取决于实际需求和预算，并非仅仅取决于像素和帧率的高低。 问:接触角测量仪如何进行校验?答:通过专用的校正块，对接触角测量仪进行校准。问:接触角测量仪的分辨率有几种?答:常见的分辨如下：640*480,1280*1024,1440*1080,1920*1200,2048*1536,2448*2048,3088*2064,4024*3036,5496*3672。 问:接触角常见的相机帧率有哪些?答:20帧、36帧、60帧、80帧、200帧、400帧、500帧、800帧、2000帧、3000帧、5000帧等。 问:高校测试文献上要求的水滴弹跳行为分析需要多少帧以上?答:不低于1800帧/s。 问:达因值能通过接触角测量出来嘛?答 : 按 照 1dyn/cm = 1mN/ m ,可以知道达因值跟 表面能的数值是对等的，达因值是使用达因笔在固体表面 进行划过，然后判断固体的表面自由能是低于还是高于用 于测试达因笔数值!不同数值的达因笔，其实对应的是不同数值的表面张力液体。达因笔测试时需要注意：(1)达因笔在固体表面划过时，是达因笔墨水在固体 表面润湿的过程，因此达因值只能是接近固体的表面自由能数值。(2)人为判断，达因笔的润湿情况，除了表面自由能 的影响，还跟固体的表面形貌结构有关系，所以达因值存在一定的人为因素影响。(3)不同品牌的达因笔，以及达因笔存放时间长短、环境，也都会对达因笔的效果造成影响。表面能，达因值， 接触角都是评估固体表面润湿性能的方法，相对来说，接 触角测量仪会更准确，表面自由能会次之，达因笔则快速粗略判断。

接触角测量仪 WAM-100型接触角是指固体表面上的固－液－气三相交界点处，其气－液界面和固－液界面两切线把液相夹在其中时所成的角，它是固体与液体润湿程度的量度，也是定性表征固体表面属性的重要参量。接触角与固体材料表面的清洁程度、几何/微观形貌、分子排列取向、对液体的吸湿性、渗透性等密切相关。润湿性问题对机械加工、真空镀膜、生物医药、纺织印染、农药加工、微电子工艺、油漆配方、洗涤等领域的科研和生产都有重要影响。接触角测量仪就是用来测量润湿性的专用仪器，广泛应用于：塑料、玻璃、陶瓷、织物等各种材料的润湿性测试、表面处理效果评价、各种憎水性与亲水性表征 、半导体等各种芯片的质量控制、表面洁净度评价等等。接触角测量仪 WAM-100型技术特点：1. 三维连续可调样品平台，操作更方便2. 计算机多媒体技术结合先进光学系统和高端工业相机，使液滴图像更清晰3. 特制微流进样泵，进样更准确方便，避免液滴过大和过小带来的测量误差4. 可调谐自动温度迁移补偿的LED平面光源，实时显示光强5. 亚克力防尘遮光罩，避免环境光影响，维护更简单6. 外观设计更具科技感技术参数：1. 接触角测量范围：0～180°，测量精度为±0.1°，分辨率±0.01°2. 最大样品尺寸(L×W)：220 mm×150mm3. 最大样品厚度：55mm4. 样品台尺寸：115 mm×125mm5. 样品台位移距离（X-Y）：100 mm×105mm；6. 位移精度（X/Y/Z轴）：±500?m7. 最大样品重量：1.0kg8. 多规格进样器：0.2mm，0.5mm，0.8mm，1.2mm，1.6mm，1.8mm9. 进样精度1?l10. 高速工业相机，500万像素，像素尺寸2.2?m×2.2?m11. 6倍变焦镜头12. 感光面尺寸 5.7mm×4.28 mm13. 仪器尺寸（L×W×H）：500 mm×255 mm×260mm14. 重量：10kg15. 电源：220V；50～60Hz 50W创新点：接触角测量仪就是用来测量润湿性的专用仪器，广泛应用于：塑料、玻璃、陶瓷、织物等各种材料的润湿性测试、表面处理效果评价、各种憎水性与亲水性表征 、半导体等各种芯片的质量控制、表面洁净度评价等等。 接触角测量仪 WAM-100型

Theta Flow光学接触角测量仪Theta Flow是一款高级接触角测量仪，适用于高要求的表面研究和质量控制。用户友好，兼具高水平的自动化和准确度，通过配置的高端摄像头、图像增强和传感器，大幅提高测试精度，Theta Flow给大家带来全新的接触角测量体验。与Theta Flow同属Biolin Attension系列的Theta Flex接触角测量仪在2020年“红点产品设计大奖”中凭借其突破性的设计赢得了年度“红点设计奖”（Red Dot: Best of the Best），红点设计奖讲究创新设计，是红点产品设计大奖的优异奖项。完整的测量功能• 静态接触角• 动态接触角• 滚动角• 表面自由能• 表面张力• 界面张力• 批处理接触角• 粗糙度修正接触角• 界面流变（粘弹性）• 高压和高温测量• 单纤维接触角自动化水平达到新高相机全自动对焦，确保图像始终保持清晰；自动表面定位，可将样品移动到不同的测量位置；并使用业界领先的OneAttension软件自动生成结果。这些特点使光学接触角测量仪的自动化达到了一个新的水平，在简化测试的同时提高了实验精度。 准确性和用户独立性（无人为因素干扰）Theta Flow配备的相机分辨率高达500万像素，采用DropletPlus技术实现图像增强，传感器可跟踪周围环境（温度、湿度）以获得良好的可追溯性，这些功能使Theta Flow可提供高度准确的结果，而可靠的数据也成为独立于用户测量的关键组成部分。 触摸屏易于使用Biolin Theta Flow率先配备的内嵌式触摸显示屏改善了用户体验，使测量准备工作处理起来超级顺畅。从吸液到更换样品的所有步骤都可以在几秒钟内轻松完成。 Theta Flow可选附件：3D 形貌模块：可自动测量样品粗糙度和接触角，并得到粗糙度修正接触角，研究粗糙度对润湿性的影响。高压腔：可在400 bar压力和200 ℃温度下进行测试。专为提高采收率和超临界流体方面的应用而设计。振荡液滴模块：可以自动测量界面膨胀粘弹性，进行界面流变研究，适用于气-液界面和液-液界面。整机倾斜框架：用于自动测量动态接触角（前进角、后退角）和滚动角。自动皮升滴液器：用于非常小面积样品的接触角测量和喷墨应用，可自动分配皮升级液滴。温控单元：控制环境温度，用于接触角和表界面张力测试，多种温控单元可选。

半导体晶圆表面的接触角测试是半导体制造中常见的一项表面质量评估方法，其重要性在以下几个方面：1、粗糙度评估：半导体晶圆表面的粗糙度会对接触角产生影响，接触角测试可以用来评估晶圆表面的粗糙度，从而评估其表面质量。表面清洁评估：半导体晶圆表面的杂质和污染物会影响接触角的测量结果，接触角测试可以用来评估晶圆表面的清洁程度。2、表面处理评估：半导体晶圆表面的各种表面处理，如刻蚀、沉积、退火等会影响接触角的测量结果，接触角测试可以用来评估这些表面处理对晶圆表面性质的影响。3、界面张力评估：在半导体制造中，各种材料的粘附和分离过程都涉及到界面张力的变化，接触角测试可以用来评估晶圆表面和各种材料之间的界面张力。综上所述，半导体晶圆表面的接触角测试可以用来评估晶圆表面的粗糙度、清洁程度、表面处理效果和界面张力等方面的性质，对半导体制造过程中的表面质量控制具有重要的意义。晶圆全自动接触角测量仪详细参数：技术参数KZS-50图片硬件外观接触角平台长12寸圆平台（6寸、8寸、12寸（通用）扩展升级整体扩展升级接触角设备尺寸670x690x730mm（长*宽*高）重量35KG样品台样品平台放置方式水平放置 样品平台工作方式三维移动样品平台样品承重0.1-10公斤仪器平台扩展可添加手动，自动倾斜平台，全自动旋转平台，温控平台，旋转平台，真空吸附平台调节范围Y轴手动行程400mm，精度0.1mmX轴手动，360°自动旋转，精度0.1mm测试范围0-180°测量精度高达0.01°测量面水平放置样品平台旋转全自动旋转平台仪器水平控制角位台可调，镜头可调，样品平台可调滴液滴液系统软件控制自动滴液，精度0.1微升，自动接液测试注射器高精密石英注射器，容量500ul针头直径0.51mm，1.6mm表面张力测试滴液移动范围X轴手动调节80mm，精度0.01mmZ轴自动调节100mm，精度0.01mm滴液系统软件控制自动滴液泵滴液模组金属丝杆滑台模组镜头/光源光源系统单波冷光源带聚光环保护罩，寿命60000小时以上光源调节软硬共控镜头可移动范围滑台可调100mm镜头远心变倍变焦定制镜头镜头倾斜度±10°，精度0.5°相机帧率/像素300fps（可选配更高帧率）/300万像索电源电源电压220V，功率60W，频率60HZ漏电装置带漏电装置保护软件部分软件算法分辨率拟合法、弧面法、θ/2、切线法、量角法、宽高法、L-Y法、圆法、椭圆法、斜椭圆法测量方式全自动、半自动、手动拟合方式 分辨率点位拟合，根据实际成像像素点完全贴合图像拍摄支持多种拍摄方式，可单张、可连续拍摄，支持视频拍摄，并一键测量。左右接触角区分支持分析方法座滴法、纤维法、动态润湿法、悬滴法、倒置悬滴法、附着滴法、插针法、3D形貌法、气泡捕获法分析方式 润湿性分析、静态分析、实时动态分析、拍照分析、视频分析、前进后退角分析保存模式Word、EXCEL、谱图、照片、视频总结1、晶圆接触角测量可以订制，适用于各种半导体制造中常用的6英寸、8英寸、12英寸等尺寸的晶圆。2、高精度测量：可以在非常小的范围内准确测量晶圆表面的接触角，具有高度的重复性和准确性。3、多功能性：晶圆接触角测量仪通常具有多种测试模式，可以测量不同类型的表面处理，如刻蚀、沉积、清洗等过程对接触角的影响，可以提供全面的表面质量评估。4、高效性：晶圆接触角测量仪可以在非常短的时间内完成多个晶圆的测量，提高了实验的效率。5、自动化程度高：晶圆接触角测量仪通常具有自动化控制和数据处理系统，可以自动完成晶圆的定位、测量和数据处理，减少了实验人员的工作量和误差。晶圆接触角测量仪是一种专门用于测量半导体晶圆表面接触角的仪器。相比传统的接触角测量仪，它具有以下优势：1、适用于大尺寸晶圆：晶圆接触角测量仪通常具有较大的测试平台，能够容纳大尺寸的晶圆，适用于半导体制造中常用的6英寸、8英寸、12英寸等尺寸的晶圆。2、高精度测量：晶圆接触角测量仪使用高精度的光学传感器和计算算法，可以在非常小的范围内准确测量晶圆表面的接触角，具有高度的重复性和准确性。多功能性：晶圆接触角测量仪通常具有多种测试模式，可以测量不同类型的表面处理，如刻蚀、沉积、清洗等过程对接触角的影响，可以提供更全面的表面质量评估。3、高效性：晶圆接触角测量仪可以在非常短的时间内完成多个晶圆的测量，提高了实验的效率。4、自动化程度高：晶圆接触角测量仪通常具有自动化控制和数据处理系统，可以自动完成晶圆的定位、测量和数据处理，减少了实验人员的工作量和误差。综上所述，晶圆接触角测量仪具有高效、高精度、多功能等优点，在半导体晶圆表面处理和质量控制中具有广泛的应用前景。

由中国计量科学研究院和深圳中图仪器等单位起草的《JJF1950-2021螺纹量规扫描测量仪校准规范》发布，将于2022年6月28日正式实施。螺纹检测问题是一直困扰世界机械工业的一大难题，是阻碍我国机械行业质量提高的一大瓶颈。随着中图仪器SJ5200系列螺纹综合测量机的推出，其采用接触扫描式原理，接触式螺纹检测技术颠覆了传统的螺纹检测方法，其突破性、历史性地解决了螺纹单参数综合检测的方法，能较真实、全面地综合反映螺纹的各项几何参数指标。接触式测量是利用扫描针与被测螺纹表面进行轴向截面轮廓的接触扫描，由测量系统获得螺纹轴向轮廓的形貌，按螺纹参数的相关定义直接进行分析与计算，获得螺纹的综合几何参数，其测量、计算完全符合螺纹参数的定义，并且其拥有的数据库能自动进行螺纹的合格性判断。整个过程仅需2分钟，一次测量就能全自动获得圆柱和圆锥螺纹的作用中径、单一中径、中径、大径、小径、螺距、牙型角、牙型半角、牙侧直线度、螺纹升角、锥度等参数，非常适合各等级螺纹的检测。《JJF1950-2021螺纹量规扫描测量仪校准规范》的正式发布对我国螺纹量值的准确可靠具有重要意义，将促进我国螺纹产业高质量发展。中图仪器目前已参与起草制定10余部国家、地方标准和校准规范，促进了我国计量、测量行业技术发展。未来我们将承担越来越多的标准、校准规范的制定和修订任务，全面实施质量强企和标准化战略，进一步提升公司品牌影响力！

近日，东方德菲公司演示实验室再添新成员——LSA MOB-M便携式接触角测量仪，我公司演示实验室可以直接为感兴趣的客户提供仪器演示、免费样品测试等服务。欢迎对LAUDA视频光学接触角测量仪感兴趣的客户惠临参观。LSA MOB-M便携式接触角测量仪是一款基于俯视法的手持便携式接触角测量仪，重量只有1kg，可以方便地携带到包括野外的任何测试地点。它适合用于测量液体在各种固体表面的接触角或润湿/铺展程度，测量不受样品尺寸的大小或形貌限制。 LSA MOB-M 便携式接触角测量仪- 手动式高精度数显计量注射单元- 单色高均匀LED冷光源，图像亮度由软件调节- 同轴光整体俯视视频系统，视野范围：12mm×8mm 特点：- 轴对称和不规则液滴的测量- 小角度，超润湿表面的测量 - 凸凹表面的测量- 既可放在样品表面上测量，也可与样品保持25mm无损伤样品测量- 接触面积值指数（ACI）也作为润湿表征参数 应用领域：- 样品清洗或等离子体处理后，清洁度评估- 手机或液晶显示屏大面积全自动测量 技术参数：接触角测量范围：0~180°；精度：±0.1°（0~90°）；±0.5°（90~180°轴对称液滴）视频图像系统：-镜头：高分辨率、低变形率高速工业定焦视觉镜头-最大分辨率： 752×480 pixel-最高速度：60 images/s-视野范围：12 mm×8 mm光源：单色高均匀LED冷光源，亮度由软件控制加液单元：自带手动数显精密微量加液系统；加液精度 0.004 μl，准确度±0.01 μl仪器尺寸及重量：77×60×150mm（LxWxH）；1Kg

“专精特新”小巨人企业中图仪器对资本市场发起冲刺。　　公开信息显示，10月21日，深圳市中图仪器股份有限公司（简称“中图仪器”）与中信建投（601066）签署上市辅导协议。成立于2005年的中图仪器致力于精密测量、计量检测等仪器设备的研发、生产和销售。去年国家工业和信息化部公示了第三批专精特新“小巨人”企业名单，中图仪器顺利入选。　　自2005年成立以来，中图仪器逐步聚集了来自清华、西安交大、哈工大等高校毕业生带头的工程师队伍，从小仪器到大品种，持续推动国内精密测量技术创新与进步。　　中图仪器重点发展高端精密、超精密几何量检测仪器，提供一维、二维、三维的尺寸测量产品。中图仪器在精密轮廓扫描技术、精密测量传感器、激光干涉测量、微纳米运动设计、显微三维形貌重建、大尺寸三维空间测量、智能机器视觉测量、精密光栅导轨测控等众多技术领域形成了独特的研发设计、制造优势，已具备从纳米到百米为用户提供专业的精密测量仪器和测量解决方案的能力，大部分产品达到国际先进水平。　　目前，中图仪器的产品已广泛应用于计量质量检测机构、汽车、航空航天、机械制造、半导体加工、3C电子等行业，部分产品达到国际先进水平，参与制定了多项国家标准。　　中图仪器在深圳市南山区智园科技园拥有现代化的办公场地，在深圳市宝安区创新新世界产业园拥有仪器设备精密加工、装配检测的专业生产制造基地。发展至今，中图仪器的销售和服务网点遍及三十多个省、市、自治区，海外市场快速成长，营销网络日逐完善。　　公开报道显示，多年来中图仪器的研发投入占销售额的25%以上，高于行业10%的平均水平。截至2021年10月31日，公司已拥有99项专利及软件著作权，参与制定3项ISO标准，主导或参与制定10余项国内或行业标准。　　辅导文件显示，马俊杰为中图仪器控股股东，直接及间接持有公司股权比例为36.28%。企查查显示，中图仪器自2016年起经历多轮融资，参投机构包括壹海汇资本、方广资本、架桥资本、海量资本和深创投等。　　据了解，在我国高端几何量仪器领域被蔡司、海克斯康、三丰、ZYGO等国际著名品牌全面占据的情况下，中图仪器研制的闪测仪、激光跟踪仪、激光干涉仪、光学3D表面轮廓仪、测长机等多款精密测量仪器逐步达到进口仪器性能水平，以较低成本较高性能服务于我国计量质量检测机构、汽车、航空航天、机械制造、半导体加工、3C电子等行业领域，推动行业国产替代，同时市场占有率攀升。

从2015年3月1日起，全资子公司LAUDA Scientific GmbH将接管LAUDA测量仪器的开发、销售和客户服务。董事总经理Gunther Wobser博士说到，&ldquo 随着这重要的一步，我们的测量仪器业务将根据自己的特点进行扩展。作为一个家族企业，我们将继续坚持长远和可靠的发展战略，专注于创新和以客户为中心的品牌战略。&rdquo 　　明年将是世界领先的恒温器专家LAUDA成立60周年，所以在公司内精确恒温设备和测量仪器之间的联系也有着同样悠久的历史。早在1936年，公司创始人Rudolf Wobser博士为落球粘度计开发了系列恒温器产品，成为全球第一个工业制造的恒温器。在1967年，他利用机会将与一个重要客户合作过程中开发的测量仪器整合到了公司业务中：一个令人印象深刻的成功故事的开始。 　　除了Gunther Wobser博士，Ulf Reinhardt博士也将成为LAUDA Scientific的董事总经理，他在测量技术和公司管理方面有丰富的经验。Ulf Reinhardt博士谈到公司发展目标时说到：&ldquo 通过我们自己和合作伙伴的重点研究和开发，我们将开发出精确、高效的物理量测量的新方法和仪器。&rdquo LAUDA Scientific可以为聚合物、塑料、油和表面活性剂等样品分析提供粘度计、张力计、样品制备系统等全面的产品。（编译：刘丰秋）

近日，东方德菲公司为国际知名音响制造商美国哈曼国际公司（Harman）与其部件供应商英瑟泰科紧密注塑有限公司、英普亿塑胶电子有限公司，丹东华塑精密科技有限公司等单位先后安装调试了4台德国LAUDA Scientific品牌的LSA100接触角测量仪。哈曼国际公司技术部门经过实验评估，认为接触角测量能够为管控注塑产品和金属件的质量提供准确定量并且快速有效的检测方法，LSA100接触角测量仪用真实可靠的实验数据取代了传统定性的达因液测量方法，能够更加有效的控制质量，降低产品的不合格率。由于样品的特殊性，这几套仪器都配置了俯视测量系统，俯视测量系统可对凹陷样品的表面进行测试，且不受样品尺寸大小和形貌的限制。在培训时，东方德菲公司的工程师全面介绍了LSA100接触角测量仪的功能，并详细的为客户讲解了该仪器的使用方法和操作要领，获得了客户的一致好评，同时也为东方德菲公司的仪器在注塑行业应用积累了宝贵的经验，以便为相关客户提供更加专业的服务。

第二届国际高端测量仪器高层论坛暨第12届精密工程测量与仪器国际会议（IFMI & ISPEMI 2022）于2022年8月8日至10日在广西桂林成功举办。本论坛由中国工程院、国际测量与仪器委员会（ICMI）共同指导，中国工程院信息与电子工程学部、中国仪器仪表学会、中国计量测试学会和哈尔滨工业大学联合承办，桂林电子科技大学、北京信息科技大学协办。本次论坛的目的是，根据世界科技革命与产业变革发展趋势，探讨和判断高端测量仪器技术发展趋势和仪器产业发展趋势，提出促进世界高端测量仪器科技与产业重点发展方向，共同推进世界范围内高端测量仪器技术形态和产业业态的变革。中国工程院院士、哈尔滨工业大学精密仪器工程研究院院长、中国仪器仪表学会副理事长谭久彬教授担任大会主席并主持会议。谭久彬院士指出：“仪器是测量的载体，是科学发现和基础研究突破的重要手段。… … 精密仪器技术与工程支撑着整个现代科技产业、国民经济和社会管理的高质量发展。随着新一轮科技革命和产业变革的深入，新一代物联网、大数据、云计算、人工智能、精准医疗、智能制造、智慧城市建设等领域不断发生革命性变化，因此，精密工程测量与仪器技术势必会遇到前所未有的巨大挑战和发展机遇。”谭久彬院士担任大会主席并主持会议大会现场国际测量技术联合会（IMEKO）前主席Kenneth T. V. Grattan院士、中国计量测试学会副理事长兼秘书长马爱文先生、桂林电子科技大学党委副书记聂慧教授参加大会并在开幕式上致辞。Grattan院士指出，测量是科学研究的基础。以精密测量为基础的技术突破促进了高端精密仪器的制造，同时进一步推动了加工制造、光学、材料、生命科学等领域的发展。最后，Grattan院士强调，随着人工智能技术的不断发展，将智能化技术融入精密制造、数字化测量等领域是当前面临的重要机遇与挑战。本次会议分为主论坛大会报告、分论坛研讨和圆桌论坛3部分。共有来自美国、英国、澳大利亚、德国、比利时、加拿大、俄罗斯、韩国、日本、新加坡、中国等12个国家和地区的250余位专家出席本次盛会，2600余名科技工作者和研究生观看了会议直播。大会特邀国际测量联合会主席(IMEKO)、德国联邦物理技术研究院（PTB）副院长Frank Härtig教授，美国加州理工大学Lihong Wang院士，伦敦大学城市学院Tong Sun院士，兰州空间技术物理研究所李得天院士，悉尼科技大学Dayong Jin院士，加拿大维多利亚大学Yang Shi院士，比利时鲁汶大学Han Haitjema教授，海克斯康技术总监隋占疆等国际著名专家分别围绕“计量学——数字化的基础支柱”、“从细胞器分子吸收到患者尺度的光声断层扫描”、“应用驱动型传感器循环设计”、“空间充放电效果模拟测试技术及其在中国空间站的应用”、“稀土高掺杂发光材料、单颗粒光谱系统多维度表征与新发光特性、新型超高分辨成像方法与仪器研发、生医工交叉应用等需求”、“自主智能机电系统的高级鲁棒模型预测控制框架”、“光学表面形貌测量仪器的特性及标定”、“数字时代下，计量技术如何赋能行业发展”进行主题演讲。分论坛分为8个分会场，共计48个分论坛邀请报告。分论坛的专家学者们结合测量仪器技术与精密工程各个分支方向，交流了目前本领域存在的重大科学问题与关键技术问题、具有发展优势的新的技术路线和近期重大研究进展与突破；探讨了因学科交叉衍生出的新原理、新技术和新方向；并对该领域未来10年的发展趋势与特点、新的应用背景和可能产生的新突破进行了探索与研判；预测未来国际和国家测量体系和仪器行业的发展趋势，从而规划国际和国家测量体系的建设路线和新形态仪器技术的发展路径。除主论坛、分论坛的学术交流与研讨外，会议还以圆桌会议形式进行战略研讨。受谭久彬院士委托，中国仪器仪表学会常务理事、哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院院长刘俭教授主持研讨。圆桌论坛邀请叶声华院士等著名科学家、测量仪器领域著名专家学者，以及华为技术有限公司、海克斯康测量技术有限公司、天津三英精密仪器股份有限公司、深圳中图仪器科技有限公司、哈尔滨芯明天科技有限公司、中铁一局集团陕西卓信工程检测有限公司、深圳中科精工科技有限公司、江苏天准科技股份有限公司、国营芜湖机械厂等企业的近百名技术型企业家参加了研讨。圆桌论坛围绕“我国高端仪器的瓶颈在哪里以及国产高端仪器如何突围”这两个主题展开讨论。与会专家和企业家首先就我国高端仪器与国际高端仪器在前沿技术方面的主要差距、国产高端仪器如何面向国家重大需求与国际科技前沿、我国高端仪器产业推广与高校企业成果转化对接面临的问题、如何打通高端仪器产业上下游等热点问题展开了热烈讨论。随后就目前我国高端仪器产业面临的问题、亟待解决的政策支持以及未来的发展战略充分发表了建议。最后就高端仪器技术布局与标准化、高端仪器创新链与产业链上下游打通等问题进行了深入探讨，并达成了初步共识。

使用Phasics SID4相位成像相机进行表面测量Phasics SID4相位成像相机，可以集成在商业或者自制的光学显微镜装置上。为了提高样品的整体性能，测量物体表面特性是一种有效的方法。对于此类应用，Phasics的软件可以分析光程差，并且实时转化为物体表面的形貌。硬件方面，Phasics相机体积小、结构紧凑，并且易于使用。事实上，Phasics的波前分析仪能够与实验室常用的相机一样易于集成。整个相机可以轻松集成到生产线或者实验室中。表面测量结构Phasic SID4相位相机利用的是一种四波横向剪切技术，将入射光分成剪切的4束，然后再互相干涉形成干涉图，通过傅立叶逆变换可以得到入射光的相位谱和强度信息，这是一种消色差的技术，因此白光和LED光源非常适合。此外，可以使用任何显微镜进行测量，并且不依赖于偏振。如上图光路所示，SID4相机位于被测物体的成像面进行探测，使用简单。SID4相位成像相机可以集成在商业反射显微镜或专用光学系统上。SID 和 AFM 测量比较图中红线部分是Phasics测量结果，黑线位AFM测量结果。使用AFM测量表面缺陷，和使用SID4相位成像相机一次测量成型的结果对比。SID4 与 光学轮廓测量仪 对比使用SID4 HR定量测量，以及白光光学轮廓仪测量结果的对比。两个报告中，第yi个侧重于轮廓，第二个侧重于深度测量。测量结果Phasics是一家专门从事相位测量的法国公司。Phasics向其客户提供全系列的产品，所有这些都是基于独特的技术，即四波侧向剪切干涉技术。Phasics公司的专长在于对这项技术的深刻理解，以及将其应用于从激光和光学计量到生物样品成像等多个领域的能力。对于每一个领域，Phasics都提供了专门的硬件和软件的解决方案。在生物学方面，Phasics提供了SID4Bio，这是一种独特的用于活细胞成像的设备，依赖于定量相位成像。关于昊量光电昊量光电 您的光电超市！上海昊量光电设备有限公司致力于引进国外先进性与创新性的光电技术与可靠产品！与来自美国、欧洲、日本等众多知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。代理品牌均处于相关领域的发展前沿，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及前沿的细分市场比如为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务，助力中国智造与中国创造! 为客户提供适合的产品和提供完善的服务是我们始终秉承的理念！

古德伦威廉（Gudrun Wilhelm） 乌特戈拉-辛德勒（Golla-Schindler）蒂莫伯恩塔勒（Timo Bernthaler） 格哈德施耐德（Gerhard Schneider）二次离子质谱 (SIMS) 允许分析轻元素，尤其是锂。研究者使用三种不同的探测器将二次电子图像与表面形貌、化学分析相关的元素映射相结合，过测量标准样品并将其质谱信息与老化阳极的质谱信息相比较来鉴定化合物，获得了对锂离子电池老化现象的新见解。介绍电动汽车、自行车和踏板车的使用正在增加，而这些都需要高性能、长寿命的电池。在开发这些电池时，需要了解的一个重要主题就是老化过程。如果锂电池老化，阳极表面会发生锂富集，这与功能性工作锂的损失成正比，将会降低电池的容量。然而，确切的结构和化学成分仍然难以捉摸。我们预计，将二次电子成像和二次离子质谱 (SIMS) 与锂的相关可视化相结合，将带来新的见解。材料和方法使用配备 Gemini II 柱、肖特基场发射电子枪、Inlens 检测器、Oxford Ultim Extreme EDS检测器和使用镓离子的聚焦离子束的 Zeiss crossbeam 540 进行研究。连接了 Zeiss 飞行时间检测器和 Hiden 四极检测器以实现 SIMS 分析。第三个检测器是一个扇形磁场检测器，它连接到使用氦或氖离子工作的 Zeiss Orion NanoFab。使用三种不同的 NMC/石墨电池系统证明了锂检测，这些系统具有降低的容量 ( 900 次充电和放电循环。 结果使用扫描电子显微镜 (SEM) 检测二次电子可以使循环阳极箔的表面形貌具有高横向分辨率（图 1a、b、c）：阳极石墨板覆盖有 (a) 薄壳（几纳米厚），（b）纳米颗粒（约 10-100 nm），（c）大的沉淀物，如球形颗粒（约 100-500 nm），以及微米范围内的大纤维。这些结构具有不均匀分布，表明局部不同的老化条件和过程。化学成分使用能量色散光谱法（EDS，图 1d）进行了分析。EDS 光谱检测元素碳、氧、氟、钠和磷。除碳外，检测到的最高量是氧和氟。很明显，EDS场光谱和点光谱是不同的：场光谱具有更高量的氧、氟和磷。相位映射表明EDS点谱的测量点位于氧和氟含量低的区域，氧和氟都是纳米颗粒的一部分。这证明了不均匀分布与局部不同的元素组成成正比。图：1：具有高横向分辨率的循环阳极箔的表面形貌；石墨板覆盖有（a）结壳，（b）小颗粒，（c）由球形颗粒和微米级纤维组成的大沉淀物；(d) 用 EDS 分析的循环阳极表面；所呈现的点和场光谱显示了氧、氟和磷含量的差异；氧和氟在相位映射中更喜欢相同的表面结构。SIMS 可以检测到高锂信号（m/z 6 或 7），这允许锂映射与二次电子图像相关（图 2a、b）。锂覆盖整个表面并且是所有表面结构的一部分：结壳、纳米颗粒以及大小纤维。由于氧的电负性提高了对锂的检测，因此可以检测到具有高氧浓度的粒子的高信号。锂具有不同的键合伙伴，导致不同的表面结构。示例性地，显示了质荷比 33 和 55（图 2c，d）。M/z 33 是大纤维结构的一部分，而 m/z 55 在小纤维结构中富集。必须仔细解释质荷比。M/z 33 可以解释为正离子 Li2Li3+、OLi2+ 和 Li2F+。M/z 55 可以解释为锰。铜、钴和镍存在于与锰相同的表面结构中。这些元素表明正极材料（Mn、Co、Ni）的分解和负极集流体（Cu）的浸出。结壳和纳米颗粒均不含 m/z 33 和 m/z 55。在正离子质谱中只能检测到 m/z 6、7 和 14。负离子质谱为它们提供 m/z 16 和 m/z 19，可与氧和氟相关联。在正离子质谱中可以检测到图7和14。负离子质谱为它们提供 m/z 16 和 m/z 19，可与氧和氟相关联。 图 2：与 SIMS 元素映射 (bd) 相关的循环阳极箔的表面形貌 (a)；(b) 锂覆盖整个表面，是所有表面结构的一部分；(c) m/z 33 和 (d) m/z 55（锰）偏好不同的表面结构，表明不同的化合物。使用 Zeiss Orion NanoFab [1] 测量了隔膜的阳极侧，与传统 SIMS 相比，它具有更高的横向分辨率。横向分辨率取决于离子探针的尺寸，因此 NanoFab 的横向分辨率显着提高（图 3）。可以识别球形颗粒和纳米颗粒。对于 (b) m/z 6 (锂)、(c) m/z 19 (氟)和 (e) m/z 16 (氧)，球形颗粒显示出高信号。纳米粒子包含相同的元素和额外的 (d) 硅 (m/z 28)。可以使用每个像素的平均计数来半定量地解释质谱结果。这证明了球形颗粒和纳米颗粒的不同化学组成。 图 3：循环隔膜的表面形貌（阳极侧）；与 SIMS 元素映射相关；沉淀物中含有锂和氟以及少量的氧气；纳米粒子含有锂、氟、硅和氧；二次离子质谱测量的半定量解释。SIMS 质谱由元素峰和分子峰组成。元素峰代表单个同位素，分子峰由几个同位素组成。通过将分子峰与标准样品的峰光谱进行比较，可以精确解释分子峰。这已在下一步中完成，并允许确定表面结构的化合物。图 4a 显示了化合物 LiF 的质谱（正离子）。可以找到几个峰：m/z 6、7、14 和 m/z 32 和 33 附近的一系列峰。这些是可以解释为 Li（6 和 7）和 Li2（14）的主峰。该组可能被视为 Li2Li3+ 或 OLi2+ 或 Li2F+。锂同位素 6 和 7 导致几个 m/z 比。该质谱可以与循环阳极的质谱（正离子）进行比较（图 4b）。主峰显示出良好的相关性，而由于循环阳极上的低 LiF 含量，强度较小的峰可能不可见。对于负离子的质谱也必须这样做。那里的主峰也可能是相关的。该过程证明 LiF 沉淀在循环阳极的顶部。将此结果与图 2 中的 SIMS 映射进行比较，发现 m/z 33（和 m/z 6、7 和 14）是大纤维结构的一部分（图 3c）。因此，大纤维结构可能包含 LiF 或可能由 LIF 组成。测量标准样品可用作指纹技术，并为解释 SIMS 结果开辟了新途径。对于负离子的质谱也必须这样做。那里的主峰也可能是相关的。该过程证明 LiF 沉淀在循环阳极的顶部。将此结果与图 2 中的 SIMS 映射进行比较，发现 m/z 33（和 m/z 6、7 和 14）是大纤维结构的一部分（图 3c）。因此，大纤维结构可能包含 LiF 或可能由 LIF 组成。测量标准样品可用作指纹技术，并为解释 SIMS 结果开辟了新途径。对于负离子的质谱也必须这样做。那里的主峰也可能是相关的。该过程证明 LiF 沉淀在循环阳极的顶部。将此结果与图 2 中的 SIMS 映射进行比较，发现 m/z 33（和 m/z 6、7 和 14）是大纤维结构的一部分（图 3c）。因此，大纤维结构可能包含 LiF 或可能由 LIF 组成。测量标准样品可用作指纹技术，并为解释 SIMS 结果开辟了新途径。因此，大纤维结构可能包含 LiF 或可能由 LIF 组成。测量标准样品可用作指纹技术，并为解释 SIMS 结果开辟了新途径。因此，大纤维结构可能包含 LiF 或可能由 LIF 组成。测量标准样品可用作指纹技术，并为解释 SIMS 结果开辟了新途径。 图 4：(a) LiF 质谱与 (b) 循环阳极质谱的比较；m/z 6、7、14、32 和 33 的峰可以与循环阳极质谱相关；m/z 33 的正确解释需要进一步的标准样品测量。结论显示结壳、纳米颗粒和大沉淀物的不均匀表面形貌可以通过二次电子图像进行可视化，并通过 EDS 和 SIMS 进行分析。使用 SIMS 进行的锂分析表明，所有结构都包含具有不同键合伙伴的锂，例如纳米颗粒中的氧、氟和硅，球形颗粒中的锂、氟和氧，以及小纤维结构中的锰。标准样品（例如 LiF）的制备能够通过质谱解释来定义准确的化合物。 致谢我们感谢 Hiden GmbH 的四极质谱仪和 Graham Cooke 的有益讨论，我们感谢 Peter Gnauck、Fouzia Khanom、Antonio Casares 和 Carl Zeiss 使用 Orion 进行 SIMS 测量，我们感谢 Hubert Schulz 在飞行探测器，我们感谢 IMFAA 合作者的帮助和项目 LiMaProMet 的财政支持。联系古德伦威廉（Gudrun Wilhelm）德国，阿伦（Aalen），阿伦大学（Aalen University），材料研究所 (IMFAA)，gudrun.wilhelm@hs-aalen.de 参考文献：[1] Khanom F.、Golla-Schindler U.、Bernthaler T.、Schneider G.、Lewis B.：显微镜和微量分析 25 (S2) S. 866-867 (2019) DOI：10.1017/S1431927619005063 ---------------------------------------------------------------------------------------------------关于作者古德伦威廉（Gudrun Wilhelm）德国，阿伦大学（Aalen University），材料研究所 (IMFAA)，Gudrun Wilhelm 在弗里德里希-亚历山大-埃尔兰根-纽伦堡大学学习地球科学，重点是矿物学。2019 年，她以科学员工和博士生的身份加入阿伦大学材料研究所（IMFAA）。她的研究重点是锂离子电池的老化机制。主要方法有扫描电子显微镜法、能量色散光谱法和二次离子质谱法。原文Lithium detection with Secondary Ion Mass Spectrometry，Wiley Analytical Science 2022.8.10翻译供稿：符 斌

产品名称：几何尺寸测量仪产品品牌：EVM-G系列产品简介：本系列是一款高精度影像测量仪，结合传统光学与影像技术并配备功能完备的2.5D测量软件。可将以往用肉眼在传统显微镜下观察到的影像传输到电脑中作各种量测，并将测量结果存入电脑中以便日后存档或发送电子邮件。其操作简单、性价比高、精确度高、测量方便、功能齐全、稳定可靠。适用于产品检测、工程开发、品质管理。在机械加工、精密电子、模具制造、塑料橡胶、五金零件等行业都有广泛使用。产品参数：u 变焦镜筒：采用光学变焦物镜，光学放大倍率0.7X~4.5X，视频总放大倍率40X~400X连续可调，物方视场：10.6-1.6mm，按客户要求选配不同倍率物镜。u 摄像机：配备低照度SONY机芯1/3′彩色CCD摄像机，图像表面纹理清晰，轮廓层次分明，保证拥有高品质的测量画面。可以升级选配1/2′CMOS130万像素摄像机。u 底座：仪器底座采用高精度天然花岗石，稳定性高，硬度高，不易变形。u 光栅尺：仪器平台带有高精度光栅尺（X,Y,Z三轴），解析度为0.001mm。Z轴通过二次聚焦可实现对沟槽、盲孔的深度进行测量。u 光源：采用长寿命LED环形冷光源（表面光及底光），使工件表面照明均匀，边缘清晰，亮度可调。u 导轨：双层工作平台设计，配备高精度滚动导轨，精度高，移动平稳轻松。u 丝杆：X,Y轴工作台均使用无牙光杆摩擦传动，避免了丝杆传动的间隙，灵敏度大大提高，亦可切换快速移动，提高工作效率。 工作台仪器型号EVM-1510GEVM-2010GEVM-2515GEVM-3020GEVM-4030G金属台尺寸(mm)354×228404×228450×280500×330606×466玻璃台尺寸(mm)210×160260×160306×196350×280450×350运动行程(mm)150×100200×100250×150300×200400×300仪器重量(kg)100110120140240外型尺寸L*W*H756×540×860670×660×950720×950×1020 影像测量仪是建立在CCD数位影像的基础上，依托于计算机屏幕测量技术和空间几何运算的强大软件能力而产生的。计算机在安装上专用控制与图形测量软件后，变成了具有软件灵魂的测量大脑，是整个设备的主体。它能快速读取光学尺的位移数值，通过建立在空间几何基础上的软件模块运算，瞬间得出所要的结果；并在屏幕上产生图形，供操作员进行图影对照，从而能够直观地分辨测量结果可能存在的偏差。影像测量仪是一种由高解析度CCD彩色镜头、连续变倍物镜、彩色显示器、视频十字线显示器、精密光栅尺、多功能数据处理器、数据测量软件与高精密工作台结构组成的高精度光学影像测量仪器。仪器特点采用彩色CCD摄像机；变焦距物镜与十字线发生器作为测量瞄准系统；由二维平面工作台、光栅尺与数据箱组成数字测量及数据处理系统；仪器具有多种数据处理、显示、输入、输出功能，特别是工件摆正功能非常实用；与电脑连接后，采用专门测量软件可对测量图形进行处理。仪器适用于以二维平面测量为目的的一切应用领域。这些领域有：机械、电子、模具、注塑、五金、橡胶、低压电器，磁性材料、精密五金、精密冲压、接插件、连接器、端子、手机、家电、计算机（电脑）、液晶电视(LCD)、印刷电路板（线路板、PCB）、汽车、医疗器械、钟表、螺丝、弹簧、仪器仪表、齿轮、凸轮、螺纹、半径样板、螺纹样板、电线电缆、刀具、轴承、筛网、试验筛、水泥筛、网板（钢网、SMT模板）等。ISO国际标准编辑影响影像测量仪精度的因素主要有精度指示、结构原理、测量方法、日常不注意维护等。 中国1994年实行了国际《坐标测量的验收检测和复检测量》的实施。具体内容如下：第1部分：测量线性尺寸的坐标测量机 第2部分：配置转台轴线为第四轴的坐标测量机 第3部分：扫描测量型坐标测量机 第4部分：多探针探测系统的坐标测量机 第5部分：计算高斯辅助要素的误差评定。 在测量空间的任意7种不同的方位，测量一组5种尺寸的量块，每种量块长度分别测量3次所有测量结果必须在规定的MPEE值范围内。允许探测误差(MPEP)：25点测量精密标准球，探测点分布均匀。允许探测误差MPEP值为所有测量半径的值。ISO 10360-3 (2000) “配置转台轴线为第四轴的坐标测量机” ：对于配备了转台的测量机来说，测量机的测量误差在这部分进行了定义。主要包含三个指标：径向四轴误差(FR)、切向四轴误差(FT)、轴向四轴误差(FA)。ISO 10360-4 (2003) “扫描测量型坐标测量机” ：这个部分适用于具有连续扫描功能的坐标测量机。它描述了在扫描模式下的测量误差。大多数测量机制造商定义了"在THP情况下的空间扫描探测误差"。在THP之外，标准还定义了在THN、TLP和TLN情况下的扫描探测误差。 沿标准球上4条确定的路径进行扫描。允许扫描探测误差MPETHP值为所有扫描半径的差值。THP说明了沿已知路径在密度的点上的扫描特性。注：THP的说明必须包括总的测量时间，例如：THP = 1.5um (扫描时间是72 秒)。ISO 10360-4 进一步说明了以下各项定义：TLP: 沿已知路径，以低密度点的方式扫描。THN: 沿未知路径，以高密度点的方式扫描。TLN: 沿未知路径，以低密度点的方式扫描。几何尺寸测量仪工作原理影像测量仪是基于机器视觉的自动边缘提取、自动理匹、自动对焦、测量合成、影像合成等人工智能技术，具有点哪走哪自动测量、CNC走位自动测量、自动学习批量测量的功能，影像地图目标指引，全视场鹰眼放大等优异的功能。同时，基于机器视觉与微米精确控制下的自动对焦过程，可以满足清晰影像下辅助测量需要，亦可加入触点测头完成坐标测量。支持空间坐标旋转的优异软件性能，可在工件随意放置或使用夹具的情况下进行批量测量与SPC结果分类。全自动影像测量仪编辑全自动影像测量仪，是在数字化影像测量仪(又名CNC影像仪)基础上发展起来的人工智能型现代光学非接触测量仪器。其承续了数字化仪器优异的运动精度与运动操控性能，融合机器视觉软件的设计灵性，属于当今最前沿的光学尺寸检测设备。全自动影像测量仪能够便捷而快速进行三维坐标扫描测量与SPC结果分类，满足现代制造业对尺寸检测日益突出的要求：更高速、更便捷、更的测量需要，解决制造业发展中又一个瓶颈技术。全自动影像测量仪是影像测量技术的高级阶段，具有高度智能化与自动化特点。其优异的软硬件性能让坐标尺寸测量变得便捷而惬意，拥有基于机器视觉与过程控制的自动学习功能，依托数字化仪器高速而的微米级走位，可将测量过程的路径，对焦、选点、功能切换、人工修正、灯光匹配等操作过程自学并记忆。全自动影像测量仪可以轻松学会操作员的所有实操过程，结合其自动对焦和区域搜寻、目标锁定、边缘提取、理匹选点的模糊运算实现人工智能，可自动修正由工件差异和走位差别导致的偏移实现精确选点，具有高精度重复性。从而使操作人员从疲劳的精确目视对位，频繁选点、重复走位、功能切换等单调操作和日益繁重的待测任务中解脱出来，成百倍地提高工件批测效率,满足工业抽检与大批量检测需要。全自动影像测量仪具有人工测量、CNC扫描测量、自动学习测量三种方式，并可将三种方式的模块叠加进行复合测量。可扫描生成鸟瞰影像地图，实现点哪走哪的全屏目标牵引，测量结果生成图形与影像地图图影同步，可点击图形自动回位、全屏鹰眼放大。可对任意被测尺寸通过标件实测修正造影成像误差，并对其进行标定，从而提高关键数据的批测精度。全自动影像测量仪有着友好的人机界面，支持多重选择和学习修正。全自动影像测量仪性能使其在各种精密电子、晶圆科技、刀具、塑胶、弹簧、冲压件、接插件、模具、军工、二维抄数、绘图、工程开发、五金塑胶、PCB板、导电橡胶、粉末冶金、螺丝、钟表零件、手机、医药工业、光纤器件、汽车工程、航天航空、高等院校、科研院所等领域具有广泛运用空间。选购方法编辑有许多客户都在为如何挑选影像测量仪的型号品牌所困扰，其实最担心就是影像测量仪的质量和售后。国内影像测量仪的生产商大部分都集中在广东地区，研发的软件功能大部分相似，客户可以不用担心，挑选一款能够满足需要测量的产品行程就行了。根据需要来选择要不要自动或者手动，手动的就比较便宜，全自动的大概要比手动贵一倍左右。挑选影像测量仪最重要看显像是不是清晰，以及精度是否达标(一般精度选择标准为公差带全距的1/3~1/8)。将所能捕捉到的图象通过数据线传输到电脑的数据采集卡中，之后由软件在电脑显示器上成像，由操作人员用鼠标在电脑上进行快速的测量。有的生产商为了节约成本可能会采用国产的，造价比较低，效果就稍微差点。常见故障及原因编辑故障1)蓝屏；2)主机和光栅尺、数据转换盒接触不良造成无数据显示；3)透射、表面光源不亮；4)二次元打不开；5)全自动影像测量仪开机找不到原点或无法运动。原因由于返厂维修周期长，价格昂贵，最重要的是耽误了客户的正常的工作。造成问题出现的原因很多，但无外乎以下原因：1)操作软件文件丢失或CCD视频线接触不良；2)光栅尺或数据转换盒损坏；3)电源板损坏；4)加密狗损坏或影像测量仪软件操作系统崩溃。以上问题可能是只出现一个，也有可能几个问题一起出现。软件种类编辑二次元测量仪软件在国内市场中种类比较多，从功能上划分主要有以下两种：　　二次元测量仪测量软件与基本影像仪测量软件类似，其功能特点主要以十字线感应取点，功能比较简单，对一般简单的产品二维尺寸测量都可以满足，无需进行像素校正即可直接进行检测，但对使用人员的操作上要求比较高，认为判断误差影响比较大，在早期二次元测量软件中使用广泛。　　2.5D影像测量仪在影像测量领域我们经常可以听到二次元、2.5次元、三次元等各种不同的概念，所谓的二次元即为二维尺寸检测仪器，2.5次元在影像测量领域中是在二维与三维之间的一种测量解决方案，定义是在二次元影像测量仪的基础上多加光学影像和接触探针测量功能，在测量二维平面长宽角度等尺寸外如果需要进行光学辅助测高的话提供了一个比较好的解决方案。仪器优点编辑1、装配2个可调的光源系统，不仅观测到工件轮廓，而且对于不透明的工件的表面形状也可以测量。2、使用冷光源系统，可以避免容易变形的工件在测量是因为热而变形所产生的误差。3、工件可以随意放置。4、仪器操作容易掌握。5、测量方便，只需要用鼠标操作。6、Z轴方向加探针传感器后可以做2.5D的测量。测量功能编辑1、多点测量点、线、圆、孤、椭圆、矩形，提高测量精度；2、组合测量、中心点构造、交点构造，线构造、圆构造、角度构造；3、坐标平移和坐标摆正，提高测量效率；4、聚集指令，同一种工件批量测量更加方便快捷，提高测量效率；5、测量数据直接输入到AutoCAD中，成为完整的工程图；6、测量数据可输入到Excel或Word中，进行统计分析，可割出简单的Xbar-S管制图，求出Ca等各种参数；7、多种语言界面切换；8、记录用户程序、编辑指令、教导执行；9、大地图导航功能、刀模具专用立体旋转灯、3D扫描系统、快速自动对焦、自动变倍镜头；10、可选购接触式探针测量,软件可以自由实现探针/影像相互转换，用于接触式测量不规则的产品,如椭圆、弧度 、平面度等尺寸；也可以直接用探针打点然后导入到逆向工程软件做进一步处理！11、影像测量仪还可以检测圆形物体的圆度、直线度、以及弧度；12、平面度检测：通过激光测头来检测工件平面度；13、针对齿轮的专业测量功能14、针对全国各大计量院所用试验筛的专项测量功能15、图纸与实测数据的比对功能维护保养编辑1、仪器应放在清洁干燥的室内（室温20℃±5℃，湿度低于60%），避免光学零件表面污损、金属零件生锈、尘埃杂物落入运动导轨，影响仪器性能。2、仪器使用完毕，工作面应随时擦干净，再罩上防尘套。3、仪器的传动机构及运动导轨应定期上润滑油，使机构运动顺畅，保持良好的使用状态。4、工作台玻璃及油漆表面脏了，可以用中性清洁剂与清水擦干净。绝不能用有机溶剂擦拭油漆表面，否则，会使油漆表面失去光泽。5、仪器LED光源使用寿命很长，但当有灯泡烧坏时，请通知厂商，由专业人员为您更换。6、仪器精密部件，如影像系统、工作台、光学尺以及Z轴传动机构等均需精密调校，所有调节螺丝与紧固螺丝均已固定，客户请勿自行拆卸，如有问题请通知厂商解决。7、软件已对工作台与光学尺的误差进行了精确补偿，请勿自行更改。否则，会产生错误的测量结果。8、仪器所有电气接插件、一般不要拔下，如已拔掉，则必须按标记正确插回并拧紧螺丝。不正确的接插、轻则影响仪器功能，重则可能损坏系统。测量方式编辑1、物件被测面的垂直测量2、压线相切测量3、高精度大倍率测量4、轮廓影像柔和光测量5、圆及圆弧均匀取点测量精密影像测绘仪测量软件简介：绘图功能：可绘制点、线、圆、弧、样条曲线、垂直线、平行线等，并将图形输入到AutoCAD中，实现逆向工程得到1:1的工程图。自动测绘：可自动测绘如：圆、椭圆、直线、弧等图形。具有自动寻边、自动捕捉、自动成图、自动去毛边等功能，减少了人为误差。测量标注：可测量工件表面的任意几何尺寸，不同高度的角度、宽度、直径、半径、圆心距等尺寸，并可在实时影像中标注尺寸。SPC统计分析软件：提供了一系列的管制图及多种类型的图表表示方法,使品管工作更方便，大大提升了品质管理的效率。报表功能：用户可轻易地将测量结果输出至WORD、EXCEL中去，自动生成检测报告，超差数值自动改变颜色，特别适合批量检测。鸟瞰功能：可察看工件的整体图形及每个尺寸对应的编号，直观的反应出当前的绘图位置，并可任意移动、缩放工件图。实时对比：可把标准的DXF工程图调入测量软件中与工件对比，从而快速检测出工程图和实际工件的差距，适合检测比较复杂的工件。拍照功能：可将当前影像及所标注尺寸同时以JPEG或BMP格式拍照存档，并可调入到测量软件中与实际工件做对比。光学玻璃：光学玻璃为国家计量局检验通过之标准件，可检验X、Y轴向的垂直度，设定比例尺，使测量数据与实际相符合。客户坐标：测量时无需摆正工件或夹具定位，用户可根据自己的需要设置客户坐标（工件坐标），方便、省时提高了工作效率。精密影像测绘仪仪器特点：经济型影像式精密测绘仪VMS系列结合传统光学与数字科技，具有强大的软件功能，可将以往用肉眼在传统显微镜下所观察到的影像将其数字化，并将其储存入计算机中作各式量测、绘图再可将所得之资料储存于计算机中，以便日后存盘或电子邮件的发送。该仪器适用于以二座标测量为目的一切应用领域如：品质检测、工程开发、绘图等用途。在机械、模具、刀具、塑胶、电子、仪表等行业广泛使用。变焦镜筒：采用光学变焦物镜，光学放大倍率0.7X～4.5X，视频总放大倍率：40X～400X，可按客户要求选配不同倍率物镜。摄像机：配备低照度SONY机芯1/3”彩色CCD摄像机，图像表面纹理清晰，轮廓层次分明，保证拥有高品质的测量画面。底座：仪器底座采用高精度天然花岗石，稳定性高，硬度高，不易变形。光栅尺：仪器平台带有高精密光栅尺（X、Y、Z三轴）,解析度为0.001mm。Z轴通过二次聚焦可实现对沟槽、盲孔的深度进行测量。光源：采用长寿命LED环形冷光源（表面光及底光），使工件表面照明均匀，边缘清晰，亮度可调。导轨：双层工作平台设计，配备高精度滚动导轨，精度高、移动平稳轻松。丝杆：X、Y轴工作台均使用无牙光杆磨擦传动，避免了丝杆传动的背隙，灵敏度大大提高，亦可切换快速移动提高工作效率。

文章来源：仪器信息网2020年5月20日，由仪器信息网主办，“科学仪器新品”评审委员会、“新品首发”栏目承办的科学仪器“新品奖”在线发布盛典盛大召开，首次云端揭晓了2019年度科学仪器“新品奖”获奖名单，22台仪器获此殊荣。大昌华嘉科学仪器部代理的Biolin光学接触角测量仪（水滴角测量仪）ThetaFlex荣获大奖。中航工业失效分析中心/北京航空材料研究院副主任刘昌奎公布了获奖结果。Biolin光学接触角测量仪（水滴角测量仪）ThetaFlex是2020年国际红点产品设计大奖最佳设计奖得主之一。仪器全自动化程度高，测量速度快，重复性好。具有独特的3D形貌模块，可以测量粗糙度对润湿性的影响。Biolin光学接触角测量仪（水滴角测量仪）ThetaFlex“科学仪器新品”评审委员会创新点评：Theta Flex软件具有独特的自动液体纯度检测功能，防止使用错误液体或不纯净液体影响实验结果，该功能很具有竞争力。可以记录液滴图像并且自动分析液滴的形状，对固液界面的研究非常有有意。虽然接触角测量仪是个小众产品，但该仪器在性能等各方面有很大的优越性，针对某些特定的应用领域有较大的促进作用。

随着工业4.0浪潮的持续深化，高精度、智能化、集成化的测量仪器成为推动制造业转型升级的关键力量。2024年上半年，众多仪器厂商凭借其深厚的技术积累和创新能力，推出一系列几何量精密测量仪器新品，不仅提升了测量技术的边界，更为智能制造注入了新的活力。本文特对2024年上半年上市新品进行盘点，以飨读者。（本文产品信息来源网络公开信息，如有遗漏，欢迎留言补充。联系邮箱:niuyw@instrument.com.cn）海克斯康 SmartScan VR800智能蓝光扫描系统3月，海克斯康发布SmartScan VR800智能蓝光扫描系统。该新品是首款配备自动变焦镜头的结构光3D扫描仪，拥有智能分辨率、智能变焦和智能抓拍三大创新功能。它专为提高工作效率而设计，通过简单的软件设置，即可完成扫描分辨率和测量范围的快速调整，为用户实现精确、高效的扫描测量提供了前所未有的创新体验。 OCTAV HP高精度复合式影像测量专机4月，在2024中国数控机床展览会（CCMT）期间，海克斯康发布重量级新产品——OCTAV HP高精度复合式影像测量专机。该产品精度高达0.4μ+，是一款为满足用户对于高精度、高性能、高稳定性测量需求而设计的高端复合式影像测量专机。该新品将行业内先进的测量传感技术，包括高精度的接触式触发和扫描技术，基于影像测头的视觉检测技术，基于共聚焦白光测头的光学扫描测量技术等，定制化集成到一台测量设备上，实现了一机多能以及高精度复合式测量。OCTAV HP亚微米级别的影像测量功能结合先进的多传感器融合技术，适用于航空航天、半导体、新能源、3C电子、医疗等行业领域。蔡司CAPTUM三坐标测量机3月 28 日，深圳ITES展会现场，蔡司盛大推出全新三坐标测量机CAPTUM。新品具有安装快捷、服务便利、操作简便等优势，为企业提供坚实可靠的质量保障。值得一提的是，CAPTUM 家族首次引入“Plug and Play”即插即用设计概念，让用户操作更为便捷。其高适配的应用场景特点，更是让三坐标的应用变得更简单易用。4月，在第十六届重庆国际电池技术交流会/展览会（CIBF 2024）上，蔡司发布O-INSPECT 863 Duo多用途复合式坐标测量机，该新品是一款集成了三坐标测量功能、影像测量以及显微镜检测功能的复合式测量设备，配备连续扫描接触式测量、高倍率变焦影像镜头等，广泛应用于电子、医疗、汽车、航空航天领域的复杂工件的形位公差测量及缺陷检测。天准科技CM系列三坐标测量机4月，在第十三届中国数控机床展览会（CCMT 2024）上，天准科技发布CM系列三坐标测量机，该新品以超高精度 0.3μm 国家重大专项复合测量机技术背景为研发基础，目前拥有CMZ/CMU/CME 三大系列，集Vispec Pro软件系统、HSP测头/TR50旋转测座探测系统、驱控一体TCC电控、直线电机驱控技术四大自研技术为一体，同时创新性地将工业级的碳化硅陶瓷材料运用在高端系列机型上，重新定义行业精密测量标准，广泛应用于汽车、模具、机械加工、精密制造、计量院所、航空航天等领域。6月18日，在第十六届中国国际机床工具展览会(CIMES)上，天准科技发布了全新VMZ超高精度影像仪。该新品在测量精度以及稳定性上实现了跨越式提升，测量精度高达0.8μm，最大倍率高达4000倍。出色的测量精度和稳定性，使其能够轻松应对各种复杂测量任务，适用于半导体、微组装、光通信等高精度测量场景。思看科技NimbleTrack灵动式三维扫描系统4月9日，思看科技发布NimbleTrack灵动式三维扫描系统和NimbleTrack灵动式三维扫描系统。NimbleTrack集全无线、不贴点、双边缘计算、一体成型架构于一身，精准驾驭中小型场景动态三维测量场景，其扫描仪和跟踪器深度集成高性能芯片与嵌入式电池模组，实现了全域无线测量和高速稳定的数据传输，开启工业计量智能无线新时代。AM-CELL C系列自动化3D检测系统AM-CELL C系列自动化3D检测系统创新性融入核心单元设计理念，集易部署、易操控、高拓展性、全方位安全于一体，为中小型零部件检测打造自动化交钥匙解决方案，探寻智能制造更多可能。中图仪器WD4000系列无图晶圆几何量测系统2月，中图仪器针对晶圆几何形貌量测需求，基于在精密光学测量多年的技术积累，历经数载，自研了WD4000系列无图晶圆几何量测系统，适用于线切、研磨、抛光工艺后，进行wafer厚度（THK）、整体厚度变化（TTV）、翘曲度（Warp）、弯曲度（Bow）等相关几何形貌数据测量，能够提供Thickness map、LTV map、Top map、Bottommap等几何形貌图及系列参数，有效监测wafer形貌分布变化，从而及时管控与调整生产设备的工艺参数，确保wafer生产稳定且高效。3月，中图仪器发布Mizar Silver三坐标测量机，融汇多项核心创新技术，采用低热膨胀花岗岩导轨系统、环抱式气浮支撑系统、Z轴柔性平衡设计、高刚性传动系统、空间21项结构误差补偿技术等，并装载全自主化运动控制器与测头测座系统，自主化三坐标测量软件PowerDMIS。先临三维FreeScan UE Pro2 无线高速激光手持三维扫描仪5月，先临三维发布FreeScan UE Pro2 无线高速激光手持三维扫描仪。此番创新融合了嵌入式边缘计算模块，实现无线传输功能，为用户带来了前所未有的操作自由。这款新品借助内置的嵌入式边缘计算模块与灵活的移动电源支持，可以更加游刃有余地获取高精度三维数据。基恩士VM-6000大范围三坐标测量仪5月，基恩士发布VM-6000大范围三坐标测量仪，通过接触探头、激光扫描探头，单人即可在现场测量大型产品的尺寸、形状。新品测量范围由原来的15m扩大到25m，适用于各行各业的大型产品。Qualifire&trade 激光干涉仪2024年初，阿美特克 旗下Zygo公司宣布发布其最新的激光干涉仪Qualifire&trade 。Qualifier加入了一系列高端干涉仪解决方案，旨在支持半导体、光刻、星载成像系统、尖端消费电子产品、国防等行业中最苛刻的计量应用。这款干涉仪在不牺牲性能的情况下，将显著的增强功能集成到一个更轻的小型封装中。秉承Zygo在计量领域的卓越标准，Qualifire&trade 不仅确保了高精度，更通过精细化的人体工程学设计优化了用户交互体验，使操作更为高效，部署更加灵活，完美平衡了性能与便捷性。综上所述，2024年上半年发布的一系列新品，在高精度、集成化、智能化、自动化、便捷性与易用性等多个维度实现了显著突破与创新。这些技术的深度融合可大幅提升生产效率与灵活性，降低对人工的依赖，助力企业降本增效。这一系列创新成果，无疑为工业4.0智能制造的加速推进提供了强有力的技术支持和保障。

高山滑雪最高时速达248km/h，滑雪赛道也需要“塑胶跑道”“更快，更高，更强”是奥林匹克的口号，充分反映了奥林匹克运动所倡导的不断进取、永不满足的奋斗精神。奥运会纪录的频频打破，不但有运动员的刻苦训练，教练员的辛勤指导，科技尤其是对于运动场地的科技提升也扮演了重要的角色。就拿大家熟悉的田径运动场而言，最初的跑道是煤渣跑道（相信很多70后、80后的老伙伴们都跑过吧），后来改成了人工合成的塑胶跑道，与煤渣跑道相比，其弹性好，吸震能力好，为运动员的发挥和成绩的提高提供了物质基础。在1968年的墨西哥奥运会上，在首次使用的塑胶跑道赛场上创造了诸多的奥林匹克纪录。2022年中国北京即将举行冬季奥林匹克运动会，中国提出了“科技冬奥”的概念，中国冰雪运动必须走科技创新之路。高山滑雪比赛是冬季奥运会的重要组成部分，被誉为“冬奥会皇冠上的明珠“。高山滑雪的观赏性强，危险性大，比赛时运动员最高时速可达到248km/h。高山滑雪比赛均采用冰状雪赛道。什么是冰状雪？所谓冰状雪，是指滑雪场的雪质形态，其表面有一层薄的硬冰壳，用于减小赛道表面对于滑雪板的摩擦力。可以说冰状雪赛道就是高山滑雪项目的塑胶跑道，其制作的质量对提高运动员的成绩及滑雪的舒适感，保护运动员的身体，延长运动寿命有着十分重要的作用。看似简单的冰状雪赛道，制作起来却大有讲究。冰状雪的制作过程十分复杂，目前采用的是向雪地内部注水的方案。但是注水的强度和注水的时间把握需要根据不同的赛道地点以及当时注水时的气温进行相应的调节，以保证冰状雪赛道既有一定的强度，又有足够的弹性，使得运动员能够在高速的高山滑雪比赛中舒畅的进行滑降、回转等比赛项目。与田径场塑胶跑道不同的是，每次比赛每一个运动员在进行高山滑雪比赛时，由于技术动作的需要，都或多或少的会对冰状雪的赛道产生一定损伤，为了保证比赛的公平性，前后出发的滑雪运动员的赛道雪质状态需要保证一致，因此冰状雪赛道还需要有一定的厚度以及均匀性。研制新型冰状雪测量仪器，保障赛道质量既然冰状雪赛道有如此多的要求，那么过去是如何判断冰状雪赛道的雪质的呢?主要是采用人工判断的方法，即找一些有经验的裁判员用探针安装在电钻上进行触探工作，通过触探工作反馈的手感判断冰状雪赛道的建造质量。这种带有一定“盲盒”性质的判断工作往往会显得很不透明，也不利于这项运动的推广。助力2022北京冬奥会，依托科技部国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项2020的“不同气候条件下冰状雪赛道制作关键技术”项目，中国科学院南京天文光学技术研究所南极团队和中国气象科学研究院共同合作研发了用于判断冰状雪赛道质量的冰雪粒径测量仪和冰雪硬度测量仪，其目的在于将冰状雪质量的人工主观判断，变成清晰可见的客观物理数据，通过对这些物理数据的科学分析，结合有经验的运动员的滑雪体验，掌握不同地点，不同天气条件下冰状雪赛道的制作方法。主要有如下两种仪器：冰雪粒径自动测量仪和冰雪硬度自动测量仪。积雪颗粒的形状及大小是影响雪的力学性质的主要因素，不同大小雪粒之间在自然状态下空隙不断变小，雪中含有的空气降低，使得雪粒间的化学键合力增强，从而影响雪的硬度。那么如何测量积雪的颗粒呢，科研人员采用漫散射原理：近红外光经过粗糙的表面会被无规律的向各个方向反射，会造成光强度减弱，光减弱的大小跟表面的粗糙相关，而积雪表面的粗糙程度是由粒径决定的。通过测量光减弱的比例间接的测量出冰雪的颗粒大小。冰雪粒径自动测量仪测量注水雪样雪的硬度测试是反映冰雪强度的重要指标之一，冰雪硬度测量仪的原理是通过电机带动滑轨驱动探头打入冰状雪赛道内部，并读取探头受到的反作用力的大小来判断冰雪的硬度条件。该方法的好处是可以做到基本无损的对赛道进行冰雪硬度的测量，不影响赛道的后续使用，并且可以通过读取力和冰状雪深度的曲线了解冰状雪赛道的均匀性。针对高山滑雪的赛场坡度较陡，人工攀爬十分困难，科研人员在仪器的便携性上做了特殊的设计，设计了一款折叠式的硬度测量仪，方便携带，可以从坡顶沿雪道一直测量到坡底，实现了仪器的“就地展开”和“指哪测哪”的功能。冰雪硬度测量仪现场工作照片2020年11月-2021年3月，抓住冬奥会举办前的最后一个冬季的机遇，在冬奥会举办地北京延庆、河北张家口以及黑龙江哈尔滨亚布力冬季体育训练基地对不同气候条件、不同注水强度的冰状雪赛道，使用研制的冰雪粒径自动测量仪和冰雪硬度自动测量仪进行了粒径及冰雪硬度测试，获得了不同深度冰雪粒径的变化图以及不同深度的冰雪硬度的曲线图。冰状雪赛道压强-深度关系图该项目的首席科学家，中科院西北研究院冰冻圈科学国家重点实验室副主任王飞腾研究员认为“雪粒径及硬度计等新型冰雪仪器的研究，将过去以人工经验为主的冰状雪赛道状态判断变为了客观、清晰的科学指标，为冰状雪赛道制作标准的透明化提供了参考依据”。项目攻关团队的带头人，国际冰冻圈科学协会副主席，中国气象科学研究院丁明虎研究员认为“雪粒径和硬度计的设计充分考虑了不同于自然雪的人工造雪的特殊情况，仪器在项目工作中表现优异，性能稳定，可靠性高。”未来将在南极天文台发挥作用冰雪强度、硬度的测量不仅可以应用于滑雪相关的体育运动中，在未来的极地工程建设上也能发挥作用。遥远的南极虽然不是适合人类居住的地方，但是却有着良好的天文观测条件。根据2020年在 Nature 上发表的一篇文章，证明昆仑站所在的冰穹A地区的光学天文观测条件优于已知的其他任何地面台址。这项研究成果确认了昆仑站有珍贵的天文观测台址资源，为我国进一步开展南极天文研究奠定了科学的基础。但是如何在南极地区安装大型望远镜又有很多实际的困难，其中之一就是普通的大型望远镜的基墩都是直接安装在地球的基岩上，这样基墩比较扎实稳固，能保证望远镜在观测时不会因为地基不稳产生晃动，但是冰穹A地区的冰大约有4000m那么厚，相当于1500层楼房那么高，如果再想将望远镜基墩打入基岩显然难以做到。那么大型望远镜如何能够平稳的伫立在南极浮动的冰盖上呢？这就需要科学家们对冰穹A地区的冰雪进行特殊的加固处理，使其能够满足基墩的设计要求。在加固处理完后，我们的雪粒径和硬度测量仪就可以对加固后的冰雪强度进行测量，通过科学的数据检验其是否能够满足南极大型望远镜的需求。

水滴角测量仪在涂料、制药、化学工业等领域中，深入了解粉末的润湿性对于粉末的加工、成型和应用具有重要的指导作用。粉末的润湿性能对工业生产的影响？在粉末涂料的制备过程中，粉末颗粒需要均匀地分散在液体中，粉末润湿性好可以使液体更好地浸润，有助于液体在粉体中的渗透和扩散，提高涂层的附着力和稳定性。在制药工业中，部分药物以粉末状存在，粉末的润湿性直接影响药物的溶解性，关系到药物的疗效。在化学工业中，一些化学反应需要在粉末与液体之间进行，如果粉末的润湿性差，会导致化学反应不均匀或不能进行，影响产物的质量和产量。如何评估粉末的润湿性？&bull 座滴法座滴法是接触角测量中最常见的方法，用于静态接触角测量。在测量粉末接触角时，需要将粉末压片进行测量，再通过软件拟合图像得到其接触角数值。&bull Washburn测量方法Washburn测量法是利用液体在粉末材料中的毛细虹吸效应进行测量的一种方法。将样品管悬挂在力学传感器上，将粉末样品置于管内，样品管下端浸入液体中，液体会在粉末的张力下上升，通过实时记录粉末样品的重量和对应时间，再运用Washburn方程进行计算，得出其接触角。由于液体需要浸润粉末并上升到容器中，因此Washburn测量方法不适用于疏水性粉末，对于疏水性的粉末来说，通过座滴法测量其接触角是更便捷的一种方法。因此，在粉末接触角测量应用中，使用座滴法测量更为全面和方便。晟鼎精密粉末行业应用设备在粉末领域，接触角测量仪可以用于测量粉末材料表面亲疏水性能，评估表面润湿性，极性和非极性的分布。SDC-200S 科研接触角测量仪功能齐全、拓展性能高，具有全面、完整、精准拟合测量法，可测量材料表面静/动态接触角、表界面张力，可用于粉末材料表面性能测量。产品优势✅ 全面、完善、精准的拟合方法✅ 变焦变倍镜头，成像清晰✅ 20余种拓展功能✅ 自动注液系统

近期，深圳市中图仪器股份有限公司（以下简称“中图仪器”）在尺寸精密测量领域再次展现其创新实力，连续发布了一系列新产品，包括Nano Step系列台阶仪、VT-X100共聚焦测量头、SuperView WT3000复合型光学3D表面轮廓仪以及CEM3000系列台式扫描电镜。这一系列新品的推出，不仅丰富了中图仪器的产品线，更为广大用户提供了更加精准、高效的测量解决方案。台阶仪Nano Step系列台阶仪 是一款超精密接触式微观轮廓测量仪器，其主要用于台阶高、膜层厚度、表面粗糙度等微观形貌参数的测量。该新品采用了线性可变差动电容传感器LVDC，具备超微力调节的能力和亚埃级的分辨率；同时，集成了超低噪声信号采集、超精细运动控制、标定算法等核心技术，使得仪器具备超高的测量精度和测量重复性。Nano Step系列台阶仪具备极强的应用场景适应性，其对被测样品的反射率特性、材料种类及硬度等均无特殊要求，能够广泛应用于半导体、太阳能光伏、光学加工、LED、MEMS器件、微纳材料制备等各行业领域内的工业企业与高校院所等科研单位，其对表面微观形貌参数的准确表征，对于相关材料的评定、性能的分析与加工工艺的改善具有重要意义。共聚焦测量头VT-X100共聚焦测量头是一款非接触式精密光学测头，基于光学共轭共焦和精密扫描研制而成，主要由光学共聚焦系统和Z向扫描系统组成，具有体积小、重量轻的特点，能够方便地搭载在各种具备XY水平位移架构的平台上，在产线上对器件表面进行测量，直接获取与表面质量相关的粗糙度、轮廓尺寸等2D/3D参数。复合型光学3D表面轮廓仪SuperView WT3000复合型光学3D表面轮廓仪是一款用于对各种精密器件及材料表面进行亚纳米级测量的检测仪器。它集成了白光干涉仪和共聚焦显微镜两种高精度3D测量仪器的性能特点于一身，能够对器件表面进行非接触式扫描并建立表面3D图像。当测量超光滑和透明的表面形貌时，可使用白光干涉模式获得高精度无失真的图像并进行粗糙度等参数的分析；当测量有尖锐角度的粗糙表面特征时，可使用共聚焦显微镜模式实现大角度的3D形貌图像重构，通过系统软件对器件表面3D图像进行数据处理与分析，并获取反映器件表面质量的2D、3D参数，从而实现器件表面形貌3D测量的光学检测。该新品可广泛应用于半导体制造及封装工艺检测、3C电子玻璃屏及其精密配件、光学加工、微纳材料及制造、汽车零部件、MEMS器件等超精密加工行业及航空航天、国防军工、科研院所等领域中。无论是超光滑还是粗糙、低反射率还是高反射率的物体表面，该新品都能轻松应对，能够精确测量从纳米到微米级别工件的粗糙度、平整度、微观几何轮廓、曲率等关键参数，提供依据ISO/ASME/EUR/GBT四大国内外标准共计300余种2D、3D参数作为评价标准。台式扫描电镜 CEM3000系列台式扫描电镜是一款用于对样品进行微观尺度形貌观测和分析的紧凑型设备，可以进入手套箱、车厢还是潜水器等狭小空间内大显身手。该系列电镜搭载卓越的电子光学系统，拥有优于4nm的空间分辨率，保证了高放大倍数下的清晰成像，能够满足纳米尺度的形貌观测需求。其用户友好性同样出色，无论是通过直观的操作界面还是智能化的自动程序，都能让用户轻松上手，一键获取理想图像，极大简化了操作流程。CEM3000系列涵盖CEM3000A（大样品仓型）和CEM3000B（抗振型）两款强化机型。CEM3000A在不牺牲整机外观尺寸的情况下，极大拓展了样品仓尺寸，支持大尺寸样品或多个常规尺寸样品进行分析。CEM3000B则配备有高性能复合减振系统，不仅显著缩短了抽放气时间，还有效隔离了外界振动干扰，保证了高倍数成像时的图像质量。此外，该系列电镜允许用户根据需求加装各类探头和附件，极大地扩展了其应用领域，使其在材料科学、生命科学、纳米技术、能源等多个领域具备广泛应用潜力。2024年以来，中图仪器在几何量精密测量领域取得了显著进展，先后发布了多款新品，其中包括WD4000系列无图晶圆几何量测系统、Mizar Silver三坐标测量机，致力于为高端制造业提供全尺寸链精密测量仪器及设备。

瑞士华嘉公司代理的德国Kruss 公司的接触角测量仪系列中的高温系列DSAHT系列由于其能具有在达到10-3-10-5 Pa的高真空，最高1750℃高温下测量接触角的独有特点，广州有色金属研究院焊接研究所和中南大学经过两年时间，对市场上多种类似设备的评估，最终选购了kruss公司的高温接触角测量仪产品。我们衷心希望该产品能继续为国内的有色金属行业的高温浸润性研究服务。 相关产品信息： 超高温接触角测量仪DSAHT http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100150/C13013.htm 瑞士华嘉公司（SiberHegner China）是一家著名的国际贸易集团，总部位于瑞士的苏黎世。华嘉公司自1900年以来便与中国进行友好贸易往来，业务范围涉及机器、仪器、消费品、纺织品、化工原料等诸多领域。 华嘉公司仪器部专业提供分析仪器及设备，独家代理众多欧美先进仪器，产品范围包括：颗粒，物理，化学，生化，通用实验室的各类分析仪器以及流程仪表设备，在中国的石化，化工，制药，食品，饮料，农业科技等诸多领域拥有大量用户，具有良好的市场声誉。我们的业务逐年增加，市场不断扩大。华嘉公司在中国设有多个销售，服务网点，旨在为客户提供全方位的产品和服务。 1796年Paul Kruss先生在德国汉堡市成立了KRUSS公司。50年来，公司致力于表面/界面张力和接触角测量技术的创新，开发和应用研究，使之成为全球市场的领导者以及表面/界面张力和接触角测量技术的国际标准。我们开发出众多的实验室仪器和工业在线仪器以满足最苛刻的科学研究需要和严格的工厂质量控制。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2020年5月20日，由仪器信息网主办，“科学仪器优秀新品”评审委员会、“新品首发”栏目承办的科学仪器“优秀新品奖”在线发布盛典盛大召开，首次云端揭晓了 a href=" https://www.instrument.com.cn/zt/XP2019" target=" _self" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 2019年度科学仪器“优秀新品奖”获奖名单 /span /a ，22台仪器获此殊荣。大昌华嘉科学仪器部独家代理的Biolin光学接触角测量仪（水滴角测量仪）ThetaFlex荣获大奖。中航工业失效分析中心/北京航空材料研究院副主任刘昌奎公布了获奖结果。 /p script src=" https://p.bokecc.com/player?vid=FB080171B504F7B59C33DC5901307461& siteid=D9180EE599D5BD46& autoStart=false& width=600& height=350& playerid=621F7722C6B7BD4E& playertype=1" type=" text/javascript" /script p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 获奖仪器专家点评及厂商代表感言 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " Biolin光学接触角测量仪（水滴角测量仪）ThetaFlex是2020年国际红点产品设计大奖最佳设计奖得主之一。仪器全自动化程度高，测量速度快，重复性好。具有独特的3D形貌模块，可以测量粗糙度对润湿性的影响。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 200px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/88d183b3-a80a-4bda-9ba0-e5115ea403bd.jpg" title=" 微信图片_20200512163131.png" alt=" 微信图片_20200512163131.png" width=" 300" height=" 200" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " a href=" https://www.instrument.com.cn/netshow/C253967.htm" target=" _self" style=" text-decoration: underline " strong Biolin光学接触角测量仪（水滴角测量仪）ThetaFlex /strong strong /strong /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong “科学仪器优秀新品”评审委员会创新点评 /strong /span ：Theta Flex软件具有独特的自动液体纯度检测功能，防止使用错误液体或不纯净液体影响实验结果，该功能很具有竞争力。可以记录液滴图像并且自动分析液滴的形状，对固液界面的研究非常有有意。虽然接触角测量仪是个小众产品，但该仪器在性能等各方面有很大的优越性，针对某些特定的应用领域有较大的促进作用。 /p

贝拓科学高温接触角测量仪HTC于2022年4月全新升级发布。高温接触角测量仪HTC主要用于研究材料在高温状态下熔体与其相应的基地材料间的接触角变化规律。通过研究这些规律可以帮助优化燃烧、烘烤或涂层工艺，从而生产出更稳定的材料。仪器概述高温接触角测量仪HTC主要组成部分有：LED光源、高温腔体、石英样品仓、采集系统、软件系统五大部分组成。高温舱体加热材料样品，采集系统记录图像，软件系统通过算法分析图像并获取最终的接触角数据。全新升级1.全新的一体化设计，仪器更美观且更符合人体工学设计，让实验操作更方便快捷。2.采用了高速高分辨率工业相机，让采集的图像更清晰。3.软件系统全新升级，新增自定义控温设置，可设30段控温，不同的温度下样品形貌全程记录。4.多个温度可选1200℃、1700℃、2200℃。5.可搭配真空泵、惰性气体气氛保护、气体纯化器、冷浴等配件，丰富各种样品测量。贝拓科学总经理发表重要讲话，并表示高温接触角测量仪HTC是贝拓科学的又一里程碑之作！贝拓科学生产部工程师讲解了仪器的设计理念及结构贝拓科学研发部工程师讲解了软件的升级内容贝拓科学技术部工程师讲解了仪器操作过程及应用领域技术参数型号HTC1200HTC1700HTC2200高温炉膛温度范围室温～1200℃室温～1700℃室温～2200℃长期使用温度室温～1150℃室温～1600℃室温～2150℃测温电偶温度探头B型电偶红外测温测温精度±1℃±3℃±5℃温度控制 软件编程，30段温度设定触摸屏编程，30段温度设定触摸屏编程，30段温度设定升温速率≤15K/min12～15K/min≤50K/min加热体电阻丝硅钼棒感应线圈炉膛材质石英高纯刚玉高纯刚玉保温材料微晶氧化铝纤维微晶氧化铝纤维+气溶胶微晶氧化铝纤维+气溶胶样品尺寸5*5*5mm5*5*5mm5*5*5mm成像系统光学系统工业连续放大镜头 0.7-4.5X，12mm可调焦距相机速度视频速度227帧/秒，160万像素光源高功率蓝光LED光源，可连续调节光亮度接口USB3.0接口接触角分析接触角测试范围0°-180°接触角分析方法5种常用拟合方法软件系统视频录相功能点击录制自动保存整个测量过程为视频文件连续测量测量间隔时间可调，实时记录，连续测量接触角平均值计算左右接触角值分别计算与比较功能，软件自动求取平均接触角温度控制设置自定义温度控制，可设30段控温其他配件其他纯化机、真空泵、冷浴、惰性气体气氛保护

【作者按】衬度指的是图像上所存在的明、暗差异，正是存在这种差异才使得我们能看到图像。同是明、暗差异，衬度与对比度的不同在于：对比度是指图像上最亮处和最暗处的差异，是以图像整体为考量对象；衬度是指图像上每一个局部的亮、暗差异，它是以图像上的局部细节为考量对象。形貌衬度、二次电子衬度和边缘效应、电位衬度、Z衬度、晶粒取向衬度是展现扫描电镜表面形貌特征的几个主要衬度信息。形貌衬度是形貌像形成的基础，其余的衬度信息叠加在这个基础之上做为形貌像的重要组成部分，充实及完善形貌像所展现的表面形貌信息。依据辩证的观点，这些衬度信息各有其适用领域，相互之间不可能被完全替代。即便是形貌像的基础“形貌衬度”也不具有完全代替其余任何一个衬度的能力。对任何衬度呈现的缺失，都会使得表面形貌像存在程度不同的缺陷，使仪器分析能力受到一定程度的影响，这些都将在下面的探讨中通过实例予以充分的展示。在前面经验谈中有大量的实例及篇幅对以上衬度予以介绍。本文是对过去零散的介绍加以归纳总结，形成体系。下面将从形貌衬度开始，通过实例，依次介绍二次电子衬度、边缘效应、电位衬度、Z衬度以及晶粒取向衬度的成因、影响因素、所展现的样品信息以及应用实例和探讨。一、形貌衬度形貌衬度：呈现样品表面形貌空间位置差异的衬度信息。影响因素：探头接收溢出样品的电子信息的角度。形成缘由：要充分表述表面形貌三维空间的位置信息，形成图像的衬度应当包含两个基本要素：方向和大小。物体图像的空间形态取决于人眼观察物体的角度：侧向观察是立方体，顶部观察为正方形。这是由于该角度包含着形成图像空间形态的两个基本要素：方向和大小。扫描电镜测试时形貌衬度的形成也是同样道理。形貌衬度的形成与探头接收溢出样品的电子信息（二次电子、背散射电子）的角度密切相关。该接收角度发生改变，形貌衬度也将发生变化，形貌像就会跟着出现变动。接收角对形貌像的影响并不单调，而是存在一个最佳范围。不同厂家的不同类型扫描电镜，由于探头位置设计上的差异，各自都存在一个最佳工作距离以形成最佳的信息接收角，呈现出各自所能表达的样品表面形貌的最大空间形态。样品的倾斜会对接收角产生较大的影响，因此倾转样品可以发现表面形貌像的空间信息也会发生改变。任何测试条件的改变都不会带来唯一且单调的结果，而是遵循辨证法的规律，即对立统一、否定之否定和量变到质变。选择测试条件时，要针对样品特性及最终目的做到取舍有度。形貌衬度是形成形貌像的基础，但并不是形貌像的全部。形貌像中许多细小的形貌细节，会受到探头所接收的电子信息（SE和BSE）溢出区大小的影响。电子信息和电子束的能量越大对这些细节的影响也越大，当量变达到一定程度就会影响某些细节的分辨，从而对表面形貌像产生影响。要形成充足的形貌衬度，又该如何选择电子信息接收角的形成方式？依据样品特性及表面形貌特征可分为：A）低倍，低于10万倍，呈现的形貌细节大于20纳米。此时，背散射电子很难完全掩盖这些细节信息，随着所需呈现的样品表面细节的增大，背散射电子对图像清晰度的影响也会减小，图像也将越渐清晰。样品仓内的探头位于样品侧上方，与样品和电子束共同形成较大的电子信息接收角。由该接收角形成的形貌衬度能充分呈现20纳米以上的样品表面形貌细节。随着工作距离、样品台倾斜和加速电压的改变，该接收角的变化幅度较大，图像所呈现的形貌变化也较为明显。镜筒内探头位于样品顶部，与样品和电子束在一条直线上。其对信息的接收角度主要形成于电子信息的溢出角，该角度较小，形成的形貌衬度也较小，不利于充分展现大于20纳米的形貌细节。工作距离、样品台倾斜以及加速电压的改变对接收角的影响较小，图像形态变化不明显。基于以上原因：低于10万倍，观察的样品表面细节大于20纳米。以样品仓探头为主获取的形貌像，空间形态更优异。B）高倍，大于20万倍，观察的形貌细节小于20纳米。表面形貌的高低差异小，形貌衬度也小，电子信息的溢出角度即可满足衬度的形成需求。此时，低角度信息的接收效果将是主导因素，低角度信息越多，图像立体感越强烈。背散射电子因能量较高对这些细节影响较大，必须加以排除。为充分呈现这类形貌信息，应采用镜筒内探头从样品顶部接收充足的二次电子，尽量排除溢出面积较大的背散射电子信息溢出区对样品细节的影响。此时形成形貌像的关键是采用小工作距离（小于2mm），以增加镜筒内探头接收到的低角度二次电子。实例展示及探讨：A ）大于20纳米的细节，以样品仓探头为主（大工作距离）形成的形貌像，立体感强、细节更优异，形貌假象较少。B）样品仓探头获取的表面形貌像对工作距离的变化、样品倾斜、加速电压的改变都十分敏感，表面形貌像的形态随之改变也较为明显。镜筒探头位于样品顶端，改变以上条件对接收角的影响不大，形貌像的空间形态变化也不明显。 B1）改变工作距离对表面形貌像的影响（钴、铁、钨合金）B2）样品倾斜对形貌像立体感的影响B3）改变加速电压对形貌像立体感的影响（合金钢）C）小于10纳米的细节，形貌衬度要求较小，溢出样品的低角度电子信息就满足这类表面细节的呈现需求。此时如何避免样品中电子信息的扩散对形貌细节产生影响是首要选择，充分选用低能量的二次电子就显得极为关键。镜筒内探头因位置和结构的特别设计，使得它接收的样品信息以二次电子为主，是展现这类几纳米细节的首选。工作距离越小，镜筒内探头接收到更为丰富的多种角度的二次电子信息，对10纳米以下细节的分辨力最强。D）处于不同位置的镜筒内探头获取的形貌衬度也不相同。位于侧向的镜筒内（U）探头相较于位于顶部的镜筒内探头（T），可获取更多的低角度信息，形貌像的立体感更强。结论：形貌衬度是形成形貌像的基础，探头接收形貌信息的角度是形成形貌衬度的关键因素。不同大小的形貌细节要求的形貌衬度不同，该接收角的形成方式也不同。低倍时，形貌像的空间跨度大，要求的形貌衬度也大，需探头、样品和电子束之间形成一定的角度才能获得充分的形貌像。该角度有一个最佳值，探头位置不同，这个值也不同，形成的形貌像空间感也存在差异。高倍时，形貌空间跨度小，低角度电子信息即可满足形貌衬度的形成需求。此时避免电子信息的扩散对形貌像的影响就极为关键，充分获取低角度二次电子将成为测试时的首选。形貌衬度虽是形成表面形貌像的基础，但并不是唯一因素，要获取充足的形貌像，其他衬度的影响也不可忽视。下面将对形成形貌像的其他衬度加以探讨。二、二次电子衬度和边缘效应一直以来的主流观点都认为：二次电子衬度和边缘效应是形成扫描电镜表面形貌像的主导因素。各电镜厂家都把如何充分获取样品的二次电子做为形成高分辨形貌像的首选，对探头位置的设计，也以充分获取二次电子为目的来展开。这一理论体系的形成依据是：1. 二次电子的溢出量与样品表面斜率相对应，在边缘处的溢出最多。而表面形貌像可看成是不同斜率的平面所组成，故二次电子衬度和边缘效应含有充分的样品表面形貌信息。2. 二次电子能量低，在样品中扩散小，对样品表面那些极细小的细节影响小，分辨能力强，图像清晰度高。 但实际情况却往往于此相反。如下图：右图中二次电子衬度及边缘效应充足，但形貌信息相较左图却十分的贫乏，并在形貌像上带有极为明显的假象。为什么会出现这种与目前主流观点完全不一样的结果？原因何在？这还是要从扫描电镜形貌像的形成因素说起。表面形貌像呈现的是表面形貌高低起伏的三维信息，图像中必须含有两个重要的参数：方向与大小。表述一个斜面，需提供与该斜面相关的两个重要参数：斜率大小和斜面指向，这是向量的概念。二次电子衬度对斜率大小的呈现极为明显，亮、暗差异大；却对斜面指向的呈现极差。对形貌像来说，斜面指向形成的衬度差异对形成形貌像往往更重要。因此由二次电子衬度和边缘效应形成的图像只具二维特性，无法呈现形貌像的三维特征，失去形貌细节也在所难免。探头对样品信息的接收角所形成的形貌衬度能充分表达形貌像的指向差异。因此下探头即便接收的背散射电子较多，对斜率大小的表现较差，但呈现的形貌形态却更充足。任何信息都有其适用范围，在适用范围内总扮演着关键角色。二次电子衬度和边缘效应虽然对斜面指向不敏感，但对斜率大小却极度敏感，该特性能强化平面和斜面区域整体的衬度差异，有利于对区域整体进行区分。区域在形貌像中占比越小，被区分的优势就越大。需要注意：此时区域之间的衬度表述，并非该区域成分和密度的不同，而是各区域中斜面数量和斜率大小的差异。观察区域在图像中面积占比越低，区域中的形貌细节越难分辨，采用形貌衬度对区域进行区分也越难。此时，二次电子衬度和边缘效应对区域进行区分的作用也就越大，如下例：以上是钢铁表面的缺陷，在500倍时采用下探头是无法区分A、B两个区域有哪些不同，很容易被误认为是两块完全相同的平面。但是采用上探头（二次电子衬度优异）发现这两个区域存在非常明显的不同，放大到2万倍，可见区域A和B在形态上的差别巨大，A区域比B区域的起伏大。二次电子衬度和边缘效应的强弱可通过探头和工作距离的选择加以调整。对这一衬度的合理利用，可拓展对样品形貌特征进行分析的手段，获得更充分的形貌信息。此外，充分的运用二次电子，还有利于利用“电位衬度”来扩展对样品表面形貌信息进行分析的方法。三、电位衬度电位衬度：样品表面由于存在少量荷电场，对样品某些电子信息的溢出量产生影响而形成的衬度。影响因素：由于荷电场较弱，受影响的主要是二次电子，背散射电子的溢出量受影响较小。实用方向：样品表面存在有机物污染、局部氧化或晶体结构的改变。这些变化采用Z衬度很难观察到，而形成荷电场强度及位置的些微差异所产生的电位衬度却较明显。该特性在进行样品失效分析时对找出性能改变的区域，作用极其明显。实例展示及分析：A）智能玻璃表面的有机物污染表面镀膜的智能玻璃，通电后总是有明显的光晕出现。该部位用扫描电镜进行微观检测。结果如下：镜筒内（上）探头，SE为主，Z衬度较差。相较于样品仓（下）探头，BSE为主，出现以上类似Z衬度所形成的光斑图案的几率和强度要低，但结果却完全与常规认识相背离。原因何在？从探头的改变对结果影响判断，该图案不是Z衬度所形成，否则下探头图案将更为明显。图案形状如同液体滴在块体上所形成，怀疑为有机液滴落在薄膜表面，造成该处漏电能力减弱，形成局部的弱荷电场，影响二次电子的溢出而酿成电位衬度。背散射电子未受到荷电场的影响，薄薄的液滴层形成的Z衬度又小，故下探头无法呈现反映液滴污染的任何电子信息。能谱分析该处的碳含量略高一些。客户清洗设备，排除任何有机污染的因素，该现象消失。B）铁、钴、镍合金框架表面的氧化斑采用能谱分析颗粒物部位，多出硅和氧的成分信息，说明这里可能存在夹杂物，但含量极少用Z衬度很难区别。而硅、氧造成了其存在区域的漏电能力下降，使得该处的电位衬度极为明显。由此我们可轻松找到材料的缺陷点。通过以上实例可见，材料的缺陷，往往会由于工艺问题使某些部位局部被氧化或污染。这类缺陷采用Z衬度往往很难观察到，而采用电位衬度就会很容易找到。只有在大工作距离下，才可轻松切换样品仓和镜筒探头以分别对某个区域进行观察，针对形貌像所表现出的电位衬度差异，往往很容易找到样品的失效点并分析原因。二次电子和背散射电子都有其善于呈现的衬度信息。二次电子在二次电子衬度、边缘效应和电位衬度的展现上优势明显，上面已经充分的探讨。背散射电子在Z衬度和晶粒取向衬度（电子通衬度ECCI）的表现上更加的优异，下面将分别加以介绍。四、Z衬度Z衬度：由样品各个组成相的平均原子序数（Z）及密度差异所形成的图像衬度。形成因素：相同条件下，SE和BSE的溢出量和散射角会随组成样品的原子序数及密度的不同而不同，造成探头对其的接收量出现差异而形成Z衬度。背散射电子在量的改变上较二次电子更强烈，因此形成的Z衬度更大，灰度差异更明晰。实例展示并探讨：A）高分辨扫描电镜的样品仓探头比镜筒内探头接收到的背散射电子更多，形成的图像中Z衬度更明显。B）样品仓、镜筒、背散射电子探头的Z衬度结果对比。合金钢，能谱图中1、2、3三个区域的色彩，绿色：铁；红色：钨；绿黄：铁、铬。拟合下探头图像所展现的灰度差。低加速电压下，三种探头所形成的Z衬度差异将减弱。五、晶粒取向衬度晶粒取向衬度：晶体材料的晶粒取向差异会造成探头获取的电子信息出现差别，形成的衬度。与EBSD表述的信息有一定的对应性，但对晶粒取向变化的敏感度要远低于EBSD。也称“电子通道衬度”（ECCI），但命名原因及依据不明。形成缘由：从晶体表面溢出的电子信息会随晶粒取向的差异而不同。表现为信息的溢出量及取向上出现差别，使处于固定位置的探头所接收到的电子信息在数量上出现区别，形成表述晶粒取向差别的衬度。背散射电子受晶粒取向不同而出现的衬度差 异较二次电子更为强烈，这与两种电子信息在Z衬度上的表现基本一致。实例展示及探讨：A）zeiss电镜采用三种探头模式观察钢的表面（倍率：×5K）B）日立Regulus8230样品仓和镜筒探头的各种组合结果六、结束语扫描电镜表面形貌像是由呈现表面各种形貌信息的形貌衬度、二次电子衬度及边缘效应、电位衬度、Z衬度及晶粒取向衬度共同形成。其中形貌衬度是形成形貌像的基础，其余衬度叠加在形貌衬度之上，形成完整的表面形貌像。形貌衬度：该衬度的缺失，形貌像将只具有二维特性。形成形貌衬度的关键在于探头接收样品信息的角度，而样品信息（SE\BSE）的能量会对形貌细节的分辨产生影响。背散射电子，因能量较高，在样品中扩散范围较大，对直径小于几十纳米的细节或10万倍以上高倍率图像的清晰度影响较大，对直径十纳米以下细节的辨析度影响极大。虽然二次电子能量较弱，但其对5纳米以下的样品细节或30万倍以上图像清晰度和辨析度还是有明显的影响。低密度样品，以上受影响的放大倍率阈值也会相应降低。探头对信息接收角度的形成方式应依据所需获取的样品信息的特性和样品本身特征来做出合理的选择。样品的表面形貌起伏大于20纳米，所需的形貌衬度较大，需要探头、样品和电子束之间形成一定夹角才能满足需求。背散射电子的扩散，不足以掩盖掉这些细节的展现，相对于形成充分的形貌衬度来说，处于次要地位。此时应选择大工作距离，充分利用样品仓探头对样品信息进行接收，再结合镜筒内探头接收的样品信息给予加持，才能充分展现样品的形貌特征。样品表面起伏越大，样品仓探头在形成形貌像中的占比也相应提高，才有利于充分获取样品的表面形貌信息，形成的表面形貌像也更为充盈。样品表面起伏小于20纳米，所需的形貌衬度较小，溢出样品表面的电子信息角度即能满足形成表面形貌像所需的形貌衬度。此时背散射电子对形貌细节影响将成为形成表面形貌像的主要障碍，必须加以排除。充分利用镜筒内探头，排除样品仓探头的影响将成为获取形貌像电子信息的唯一选择。此时，镜筒内探头能否充分获取低角度电子信息是形成形貌像的症结所在。在实际操作中，选择小工作距离及镜筒内探头的组合就极为关键。有些电镜厂家在物镜下部设置的低角度电子信息转换板，有助于镜筒内探头对低角度电子信息的接收，充分运用该转换板将使得表面形貌像的立体感更加充分，形貌信息更为充实。二次电子衬度与边缘效应：一直以来的主流观点都认为该衬度是形成表面形貌像的基础。但该衬度因缺失对斜面指向因素的呈现，故无法表现形貌像的空间位置信息。由其形成的形貌像对形貌斜面的斜率大小表现充分，而对斜面的指向却没有体现，故形貌像只具二维特性。该衬度容易与Z衬度相混淆而出现形貌假象，但也能够加强斜面区域的衬度，有利于低倍时对形貌不同但组成成分相近的区域进行区分，如多层膜的膜层分割等。电位衬度：该衬度是由样品表面形成的少量荷电场引起的电子信息溢出异常所形成。背散射电子能量较大，信息的溢出量不易受该荷电场影响，故不存在该衬度或存在的衬度值较小。利用不同探头在接收样品信息时，对电位衬度的呈现差异，可对样品中被污染、氧化或发生晶体结构改变而形成漏电能力出现变化的部位，进行区分及分析。这在样品的失效分析中意义重大。Z衬度：由样品组成相的平均原子序数及密度不同所形成的信息衬度。背散射电子从样品表面溢出的数量和角度受样品的组成成份和密度的影响较大，由其为主形成的表面形貌像中，Z衬度的差值更大，图像更锐利，边缘更明晰，但表面细节较差。以二次电子为主形成的形貌像，具有的Z衬度差值较小，图像锐利度不足但细节更丰富。晶粒取向衬度：晶体的晶粒取向差异所形成的信息衬度。主流的称谓是：电子通道衬度（ECCI），命名的原由不明。该衬度如同Z衬度，背散射电子对其的呈现更为明显。对各种衬度信息的充分认识，将有助于正确理解形貌像上各种形貌信息的形成缘由。是正确选择扫描电镜测试条件，获取充分且全面的表面形貌像的基础，必须加以重视。参考书籍：《扫描电镜与能谱仪分析技术》 张大同 2009年2月1日 华南理工出版社《微分析物理及其应用》 丁泽军等 2009年1月 中科大出版社《自然辩证法》 恩格斯 于光远等译 1984年10月 人民出版社 《显微传》 章效峰 2015年10月 清华大学出版社作者简介：