「白光」輪廓儀的「真彩色」測量

2021-01-20 ZYGO在線

白光幹涉光學輪廓儀，通常基於麥可遜（Michelson）幹涉原理，使用具有一定線寬的白光光源，分析每個像素點幹涉光強信號的包絡峰值點，得到精確的共光程點位置信息；綜合所有像素數據，得到樣品表面三維微觀形貌。


為了有更好的信噪比，白光幹涉儀的CCD往往是單色，僅採取光強信號，這樣能夠提高精度，但同時就丟失了樣品表面色彩信息。對於很多工藝，樣品表面微觀的顏色變化和分布，也可能是工藝過程控制和改進的重要參考信息。


Nexview NX2 光學輪廓儀採用了新的算法和硬體，雖然使用的是高信噪比的單色攝像頭，但可以自寬譜線白光幹涉光強信號中，依據不同波長的幹涉「頻率」，分析出不同顏色波長的強度，實現了高精度幹涉測量的同時，恢復樣品表面的「真彩色」信息。



真彩色測量改進工藝控制的實例

增材製造(Additive Manufacturing,AM)俗稱3D列印，通過軟體與數控系統將專用的金屬材料、非金屬材料以及醫用生物材料，按照擠壓、燒結、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積，製造出實體物品的製造技術。相對於傳統的去除，切削、組裝的加工模式不同，是一種「自下而上」通過材料累加的製造方法，從無到有。這使得過去受到傳統製造方式的約束，而無法實現的複雜結構件製造變為可能。



上圖即為增材製造工藝的樣品，基於Ti-6Al-4V，是一種生物相容性材料，可用於生物醫學應用。我們測試的目的在於檢查增材製造之後表面的缺陷狀況。

左圖色彩代表高度，右圖色彩為樣品表面真實顏色。


在圖中，樣品數據顯示了明顯的焊縫和波紋，飛濺或未熔化的顆粒造成了表面氣孔和突起。同時也可以清楚的從「彩色」數據地圖上，看到有些焊縫區域有清晰的色變。這為金屬增材工藝改進提供了更多的參考信息。


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