3D表面分析器
阵容
VK-X3000三维表面轮廓仪采用三重扫描方法，采用激光共聚焦扫描、聚焦变化和白光干涉测量方法，可以对任何目标进行高精度测量和分析。VK-X3000的分辨率为0.01 nm，可扫描区域高达50 x 50 mm(1.97“x 1.97”)，允许测量目标的整体形状，同时仍然保持高分辨率，以分析微小的表面特征。KEYENCE的新3D表面分析器可以处理任何目标，包括透明或镜像表面，大高度变化，或陡峭的角度。
三维表面轮廓仪是指通过激光扫描共聚焦显微镜、干涉仪和变焦显微镜等多种不同方法获取目标三维数据的测量系统的总称。三维表面轮廓仪通常用于观测、测量和分析各种目标的表面特征。
激光共聚焦扫描测量原理
激光显微镜利用一种特殊的光学系统，由光源、光接收元件(PMT)、物镜、半镜和针孔组成，以进行放大观察和表面形状分析。
由光源产生的激光被物镜集中在焦点处，测量目标也被放置在焦点处。然后，激光从目标表面反射并通过物镜并再次聚焦。针孔位于焦点位置，直接位于光接收元件的前面。聚焦光穿过针孔，并且所有反射光进入光接收元件。
当目标处于非聚焦位置时，激光不集中，一部分被针孔阻挡，减少了到达光接收元件的光量。
激光显微镜根据返回到光接收元件的反射光的强度来检测样品是否处于焦点位置。在光接收元件前加上一个针孔的光学系统称为共焦光学系统，其探测原理称为“共焦原理”。
激光共聚焦扫描方法
激光显微镜中使用的一些典型的扫描方法是Galvano扫描仪、声光设备(AOD)或nipko磁盘。
Galvano扫描方法:
反射激光的镜子被安装在伺服电机的末端。伺服电机被控制来改变镜子的角度，这使得激光在X和Y方向扫描。虽然这种方法可以产生高质量的数据，但扫描需要时间。
声光器件(AOD)方法:
这种方法使用声光器件，它是一种由玻璃制成的声光介质，并在其上附加了压电元件。把一个电信号加到这个压电元件上，就会产生超声波。这些波衍射通过声光介质的激光。当扫描速度快时，得到的数据容易失真。
nipkow磁盘方法：
旋转带有螺旋状排列的一排或多排针孔的圆盘，通过针孔的多束光束扫描样品表面。虽然该方法可以产生较高的数据质量，但对低反射率样品的观测困难。
额外的测量原理
近年来，结合多个不同测量原则的先进3D表面分析器已经获得了越来越关注。通过将多个测量原理结合到一个设备中，可以补偿每个测量原理的弱点。Keyence的VK-X3000系列3D表面分析器在一个单位中集成了三个不同的原理：白色光干涉测量，激光共焦扫描和聚焦变化。这使得单个单元可以测量和分析各种目标，而不管其材料，形状或表面状况如何。
白光干涉测量原理:
白光干涉术通过使用图像传感器(如CMOS)观察光干涉模式来捕获3D形状数据。利用带有内置参考镜的干涉物镜，利用LED或其他光源发出的白光照亮参考镜和目标(测量面)。从每个物体反射的光相互干涉，干涉图案在每个半波长处呈现出等高线。这对应于目标表面相对于参考镜的形状。然后，干涉条纹被图像传感器捕获，并使用处理来确定目标的三维形状。
A:参考镜，B:物镜，C:分束器，D:样品
焦点变异原则：
高分辨率图像传感器用于通过检测焦距改变来确定每个像素的焦点（即图像中的模糊程度）。为了检测焦距改变，在镜头在Z方向上移动时捕获目标的多个图像。对于焦焦图像，相邻像素之间的亮度的差异与图像亮度成比例地增加。然而，如果图像不焦点，则相邻像素之间的亮度的差异变小。这使得可以通过在具有最大亮度差异的点处记录透镜位置来获得目标的高度信息。
3D表面轮廓仪的好处
三维测量系统分为两大类:接触式和非接触式。接触系统利用探针或触控笔与被测表面进行物理接触。VK-X系列是一种非接触测量系统，它克服了接触系统的常见限制。
触点系统通常会受到一些限制，包括对某些表面类型造成损害，无法测量粘性或粘性材料，以及无法测量比触针尖端小的表面特征。由于VK-X系列是一种非接触式测量系统，因此不存在损坏样品或难以测量粘性或粘性材料的问题。此外，VK-X配备了束斑半径为0.2微米的激光器，即使是最小的表面特征也能被探测到。
光学显微镜通常是成像的标准，但这些系统具有浅景深和有限的空间分辨率(大约500纳米)。在光谱的另一端，sem可以提供极高的分辨率和放大倍数，但只能产生单色图像，无法在不破坏它们的情况下看到更大的物体。此外，sem很难操作，需要将样品包覆在导电材料中，并在真空中扫描。KEYENCE的3D Surface Profiler可以捕捉28800倍放大的高清彩色图像。
VK-X配备了白光光源和激光光源，并结合了聚焦叠加算法，能够捕获高分辨率、全聚焦的图像。此外，由于使用激光，可以达到120 nm的空间分辨率。从操作角度来看，VK-X系列不需要样品制备，甚至可以容纳大型物体进行无损成像。
许多测量系统使用单一的测量原理从目标获取数据。虽然这允许系统用于测量一些目标，但其他目标将需要使用不同的测量系统。例如，白光干涉仪很难在非常粗糙的表面或有陡峭角度的表面上获得数据。在这种情况下，用户需要使用激光共聚焦显微镜来获取目标的准确数据。
配备激光共聚焦扫描、白光干涉术和聚焦变化，KEYENCE的3D表面轮廓仪可以测量几乎任何目标。从毫米尺度到微米尺度和纳米尺度都可以灵活地进行测量和分析。通常情况下，用户需要三种不同的测量系统来测量如此宽的范围，但KEYENCE的三重扫描方法允许几乎任何目标只用一个设备来测量，无论材料或形状。
三维表面轮廓仪案例研究
表面粗糙度测量
表面粗糙度具有许多标准化参数;参数越多，复杂的测量变得更加复杂，这往往意味着花费更多时间来完成评估。对自己的量化是不足以做出判断，而通过/失败测试和质量控制可能具有挑战性。Keyence的VK-X3000系列3D表面分析器可以用高清晰度扫描目标的表面，并提供定量的3D测量。通过使用42粗糙度参数将它们与多个样本进行比较，可以对测量结果进行通过/失败测试。量化表面粗糙度和粗糙度分布可以在图表中可视化，这使得能够瞬时定量材料，完成，质地，感觉和其他外观特征的差异。
SEM-like成像
VK-X3000配备了彩色CMOS相机和16位PMT，用于捕捉返回的激光。由于使用激光比白光更高的分辨率，VK-X能够以比标准光学显微镜更高的分辨率捕获高放大倍数的图像。VK-X最大可实现的放大倍数为28800倍，可以捕捉到媲美SEM的高分辨率彩色图像。此外，在使用VK-X时不需要样品准备，因此可以瞬间捕获图像。
测量大目标
一般来说，3D表面轮廓仪无法测量不能放置在XY平台上的目标。然而，VK-X3000系列3D表面轮廓仪的结构使其可以将显微镜分离成测量头和底座。这允许测量头集成更大的阶段，允许接近无限的测量范围。
关于3D表面轮廓仪的常见问题
不，VK-X3000系列3D表面轮廓仪可以比sem和普通显微镜更容易操作。ai扫描功能自动化数据采集过程，允许高级算法处理多个扫描设置的调整。用户只需将目标物放在舞台上，按下测量键即可。无论操作人员的经验或知识如何，VK-X3000系列都能获得准确、可重复的结果，避免了仅限具有特定技能的人员进行测量，并减少了系统培训的时间。
VK-X3000系列3D表面轮廓仪提供的最大放大倍数为28800×(配有23英寸显示器)。我们提供范围广泛的专用镜片，从2.5×到150×，所有镜片在装运前都经过严格的检查。长工作距离镜头可用于测量大高度变化和高纵横比的目标。
VK-X3000系列使用公司许可系统，允许在多台计算机上安装和使用该软件，而不需要额外成本。该软件也可以远程使用，支持在家工作，以及在旅行时从其他办公室或酒店访问。188bet在线在同事之间即时分享数据有助于快速实现项目绩效。
