共聚焦激光扫描三维表面轮廓仪

什么是共聚焦激光扫描三维表面轮廓仪？利用扫描激光和针孔确定各点聚焦高度的非接触轮廓仪，可得到陡峭、粗糙和多材料表面的三维粗糙度。适合斜率高达约 80° 的机加工件、纹理模具和摩擦学样品。## 概述

共聚焦轮廓仪通过物镜聚焦激光点（常用波长 405 nm），探测器前的针孔阻挡离焦光。通过振镜或转盘在横向扫描光点并垂直步进物镜，仪器找到每个点强度最大处的高度，生成面形图和全聚焦图像。垂直分辨率通常为 1 至 10 nm，横向分辨率约 0.15 至 0.5 µm，取决于物镜。可测量粗糙表面上高达约 70° 至 85° 的斜率，这是干涉仪无法做到的。对多材料样品，测量也较少受反射率变化影响。对大面积而言速度比单次干涉扫描慢，但可提供拼接。## 工作原理是什么？触针式轮廓仪使金刚石针尖（通常半径 2 µm 或 5 µm）在小力作用下以恒定速度划过表面，传感器将其垂直位移转换为电信号。原始轮廓经高斯滤波器按截止波长（如 0.8 mm）分离为粗糙度和波纹度，并按 ISO 4287 计算 Ra、Rz 和 Rq 等参数。光学轮廓仪采用白光干涉、共聚焦显微或焦点变化，在垂直扫描时通过分析条纹对比度或清晰度确定每个像素的高度。它们在不接触样品的情况下生成面形图，并给出 ISO 25178 定义的 Sa 和 Sq 等参数。## 主要特点有哪些？- 405 nm 激光加针孔，实现光学切片 - 可测量粗糙表面上高达约 85° 的斜率 - 全聚焦彩色图像与高度图同时获得 - 电动 XY 平台，大面积自动拼接 - 同一次扫描给出 ISO 25178 面形和 ISO 4287 轮廓参数 - 对多材料样品的反射率差异适应性强

技术参数有哪些？典型的共聚焦激光扫描三维表面轮廓仪配置：激光波长为 405 nm；物镜为 5×–150×；垂直分辨率为 1–10 nm；横向分辨率为 0.15–0.5 µm；Z 向扫描范围为 Up to 25 mm；最大可测斜率为 ≈ 85° (rough)。以上数值代表该产品类别的常见水平，具体配置参数以报价单及随机校准文件为准。## 适用于哪些应用？共聚焦激光扫描三维表面轮廓仪主要用于纹理模具和工具表面、磨痕和摩擦学分析、机加工和增材制造零件、生物医学植入物表面纹理。在更广泛的表面轮廓仪类别中，实验室还将其用于机加工件表面粗糙度、半导体薄膜台阶高度、光学元件粗糙度。## 适用哪些标准与认证？相关标准与方法包括 ISO 4287、ISO 21920-2、ISO 25178-2、ISO 4288、ASTM D7127。本型号的认证候选包括 CE、Laser safety Class 2、ISO 9001 manufacturing；每项认证均需针对具体配置在发货前确认，仅提供已实际签发的证书。应将仪器放置在隔振台或重型台面上并远离气流，因为纳米级信号容易受到干扰。应按规定间隔用有证台阶高度或粗糙度标准器校准垂直和水平标尺，并定期检查触针磨损或针尖半径。测量前清洁样品并调平安装。方法中应规定截止波长、评定长度和滤波器类型，因为 Ra 取决于它们。对软质材料保持较小触针力并检查划痕。光学系统需要清洁物镜，并定期用网格标准器进行横向校准。## 如何选择合适的共聚焦激光扫描三维表面轮廓仪？对需要无接触三维粗糙度的粗糙、陡峭或多材料样品，应选择该类型。非常光滑的光学件更适合干涉法。询价时应说明物镜组、平台尺寸、最大斜率、拼接面积、所需参数以及是否需要全聚焦彩色图像。### 与其他表面轮廓仪型号相比如何？主要选择是接触式还是非接触式。触针式仪器可溯源，对陡坡和污物耐受，是机加工件 ISO 4287 粗糙度的基准，但可能划伤软质表面，且无法分辨小于针尖半径的特征。光学轮廓仪可快速测绘面积，适合精细涂层、MEMS 和薄膜，并给出三维参数，但对透明、极陡、高反射或高吸收表面有困难。应考虑垂直量程和分辨率、横向分辨率、扫描长度、样品尺寸和重量、隔振、软件滤波器，以及工作是否遵循 ISO 21920、ISO 25178 或 ASTM D7127。便携式粗糙度仪适合车间检查。