使用激光显微镜测量表面粗糙度池田屋实业

日期：2025-02-23 13:52

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使用激光显微镜测量表面粗糙度池田屋实业

什么是激光显微镜？

激光显微镜是一种光学显微镜，可让您通过光源扫描激光束来观察样品。

它一般采用共焦光学系统，也称为共焦激光显微镜或CLSM。激光显微镜采用共焦光学系统排除非焦平面的光线，因此它不仅在水平XY方向上具有高空间分辨率，而且在高度Z方向上也具有高空间分辨率。

因此，通过在高度方向上移动显微镜图像的同时测量显微镜图像，也可以获得3D图像和全焦点图像。

激光显微镜使用光进行测量，因此无需接触样品。因此，在工业领域用于观察半导体、电子元件等精密设备的三维形状和表面形状，在生命科学领域用于观察荧光物质标记的细胞和生物组织.

此外，根据制造商的不同，可以定制激光显微镜的测量台，从而可以测量大型样品，例如大型平板显示器。

图 1. 激光显微镜的比较

激光显微镜的结构与典型显微镜类似，例如透镜和镜子，但它使用激光作为光源，并设计为共焦光学系统。激光具有相同的波长和相位，具有优良的单色性、方向性和直线传播的特点。

普通光具有不同的相位和波长，因此光路永远不会对齐，照射样品产生的反射光与散射光重叠，无法获得清晰的图像。另一方面，对于激光显微镜，通过在反射光穿过透镜并从样品反射后聚焦的位置安装针孔，可以去除多余的光，例如散射光。因此，您可以获得轮廓清晰的美丽图像。

此外，当使用激光显微镜获得二维图像时，有两种方法：移动载物台和移动激光机构。各自的特点如下。

图2 激光显微镜扫描方式

使用激光显微镜进行扫描的方法有很多种。例如，使用检流计镜进行扫描会机械地移动镜子，但 MEMS 扫描仪或谐振扫描仪也可以加快该过程。

旋转圆盘法适用于高速测量，是一种将激光束照射到排列有许多微透镜和针孔阵列的圆盘上，同时拾取大量从样品反射的光的方法。。虽然这种方法可以一次性获得大量信息，但即使信息分散到一定程度，也需要足够强度的高功率激光。

图3. 激光显微镜和电子显微镜的区别

除了激光显微镜之外，电子显微镜也是高倍显微镜的例子，但这些设备的原理并不相同。激光显微镜使用光，而电子显微镜使用电子束，观察倍率、设备和测量技术差异很大。

与可见光相比，电子波长非常短，因此电子显微镜的分辨率极高，扫描电子显微镜（SEM）可以观察小至几纳米的结构。另一方面，激光显微镜无法观察比波长更短区域的结构，其分辨率只有几百纳米。

激光显微镜和电子显微镜需要明显不同的设备；电子显微镜使用电子束，因此需要在真空下进行测量。此外，当用电子显微镜测量高绝缘材料时，存在一些局限性，例如由于电子束而在表面积累电荷，从而导致图像失真，因此需要注意样品特有的物理特性。

此外，作为一种测量技术，电子显微镜需要熟练的技术，例如切割表面和优化观察条件。另一方面，激光显微镜不会积聚电荷，并且在切割表面时不需要精度，因此它们可以比电子显微镜用于更通用的用途。

共焦激光显微镜可以非接触式测量样品表面粗糙度。原子力显微镜是一种测量样品表面粗糙度的方法，但共焦激光显微镜具有能够非接触式测量的巨大优势。另一方面，由于分辨率与原子力显微镜不同，需要根据样品表面的粗糙度选择合适的设备。