测量仪器课堂：有哪些纳米级测量仪器?

测量仪器在我们的生活中并不少见，即便是在学校的课堂上，我们也见过不少的测量仪器。为增进大家对测量仪器的认识，本文将对几款纳米级的测量仪器予以介绍。如果你对测量仪器具有兴趣，不妨和小编一起继续往下阅读哦。

在纳米级测量中，由于物体尺寸的相对较小，传统的测量仪器往往无法满足精确的要求。而纳米级测量仪器具备高精度、高分辨率和非破坏性的特点，可以测量微小的尺寸。

1、光学3D表面轮廓仪

SuperViewW1光学3D表面轮廓仪以白光干涉技术原理，通过测量干涉条纹的变化来测量表面三维形貌，专用于精密零部件之重点部位表面粗糙度、微小形貌轮廓及尺寸的非接触式快速测量。

2、激光共聚焦显微镜

VT6000激光共聚焦显微镜以转盘共聚焦光学系统为基础，结合高稳定性结构设计和3D重建算法共同组成测量系统，能用于各种精密器件及材料表面的非接触式微纳米测量。能测量表面物理形貌，进行微纳米尺度的三维形貌分析，如3D表面形貌、2D的纵深形貌、轮廓(纵深、宽度、曲率、角度)、表面粗糙度等。

3、台阶仪

CP200台阶仪不同于光学轮廓仪和显微镜的是它的测量方式是接触式探针测量。它可以对微米和纳米结构进行膜厚和薄膜高度、表面形貌、表面波纹和表面粗糙度等的测量。线性可变差动电容传感器(LVDC)，具有亚埃级分辨率，13um量程下可达0.01埃。高信噪比和低线性误差，使得产品能够扫描到几纳米至几百微米台阶的形貌特征。

台阶仪属于接触式表面形貌测量仪器。根据使用传感器的不同，接触式台阶测量可以分为电感式、压电式和光电式3种。其测量原理是：当触针沿被测表面轻轻滑过时，由于表面有微小的峰谷使触针在滑行的同时，还沿峰谷作上下运动。触针的运动情况就反映了表面轮廓的情况。传感器输出的电信号经测量电桥后，输出与触针偏离平衡位置的位移成正比的调幅信号。经放大与相敏整流后，可将位移信号从调幅信号中解调出来，得到放大了的与触针位移成正比的缓慢变化信号。再经噪音滤波器、波度滤波器进一步滤去调制频率与外界干扰信号以及波度等因素对粗糙度测量的影响。

台阶仪测量精度较高、量程大、测量结果稳定可靠、重复性好，此外它还可以作为其它形貌测量技术的比对。但是也有其难以克服的缺点：

1由于测头与测件相接触造成的测头变形和磨损，使仪器在使用一段时间后测量精度下降;

2测头为了保证耐磨性和刚性而不能做得非常细小尖锐，如果测头头部曲率半径大于被测表面上微观凹坑的半径必然造成该处测量数据的偏差;

3为使测头不至于很快磨损，测头的硬度一般都很高，因此不适于精密零件及软质表面的测量。

台阶仪目前已经经历了5个发展历程：

1、第一阶段：1936年，美国的艾卜特 ( E.J.Abbott )研制成功第一台用于车间测量表面粗糙度的轮廓仪，相当于研制出了台阶仪进行表面测定的一个基本雏形。

2、第二阶段：1940年，英国Taylor-Hobson公司研制成功表面粗糙度测量仪“泰勒塞夫 (TALYSURF)”，开创了对表面粗糙度数量化描述的新时代。

3、第三阶段：1968年，美国Sloan公司推出了第一台商用的台阶仪DektakⅠ，用于薄膜厚度、应力和表面粗糙度测量，成为台阶仪的行业金标准。

4、第四阶段：1980年代，随着微电子技术、光学技术、传感器技术、信号处理技术和计算机技术的发展，各种基于不同测量原理的台阶仪纷纷问世，如电感式、压电式、光电式、激光式、干涉式等

5、第五阶段：1990年代以来，台阶仪的测量范围、精度、速度、稳定性和功能不断提高，适应了从科研到半导体制程控制等不同领域的需求。同时，国内也开始了台阶仪的自主研发，如2022年，松山湖材料实验室精密仪器研发团队成功研制出国产化台阶仪ZEPTOOLS，打破了国外商的垄断。

除了上述所提及的仪器外，还有一些其他的纳米级测量仪器也日益成为研究的热点，例如激光干涉仪。这些测量工具各有特点，可用于不同的纳米级尺寸测量需求。

以上便是此次带来的测量仪器相关内容，通过本文，希望大家对测量仪器已经具备一定的了解。如果你喜欢本文，不妨持续关注我们网站哦，将于后期带来更多精彩内容。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day!