3 d表面分析器
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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上，测量靶也被放置在焦点上。然后激光从目标表面反射，穿过物镜，再次聚焦。针孔位于聚焦位置，直接位于光接收元件的前面。聚焦的光通过针孔，所有反射光进入接收单元。
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。
激光显微镜检测样品是否根据返回光接收元件的反射光的强度处于焦点位置。在光接收元件前面结合着针孔的光学系统称为共聚焦光学系统，并且检测原理被称为“共焦原理”。
激光共聚焦扫描方法
在激光显微镜中使用的一些典型扫描方法是Galvano扫描仪，声光器件（AOD）或Nipkow磁盘。
Galvano Scanner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:
该方法使用声光器件，其是由附着压电元件的玻璃制成的声光介质。通过将电信号施加到该压电元件上，产生超声波。这些波衍射穿过声光介质的激光。虽然扫描速度快，但获得的数据容易失真。
Nipkow磁盘的方法:
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。
额外的测量原则
近年来，结合多种不同测量原理的先进三维表面轮廓仪越来越受到关注。通过将多种测量原理组合到一个装置中，可以弥补每一种测量原理的弱点。Keyence的VK-X3000系列3D表面轮廓仪集成了三个不同的原理在一个单一的单位:白光干涉测量，激光共聚焦扫描，焦点变化。这使得单个单元可以测量和分析各种各样的目标，而不管它们的材料、形状或表面条件。
白光干涉原理原理：
白光干涉测量法通过使用诸如CMOS的图像传感器观察光干涉图案来捕获3D形状数据。使用具有内置参考镜的干涉物镜，来自LED或其他光源的白光用于照亮参考镜和目标（测量表面）。从每个物体反射的光彼此干扰，并且干扰图案在每个半波长处显示为轮廓线。这对应于目标表面相对于参考镜的形状。然后，通过图像传感器捕获干涉条带，并且用于确定目标的3D形状。
- 答：参考镜，B：物镜，C：分束器，D：样本
焦点变化原理:
高分辨率图像传感器通过检测焦距变化(即图像的模糊程度)来确定每个像素的焦点。为了检测焦距变化，当镜头在Z方向移动时，会捕捉到目标的多幅图像。对于聚焦图像，相邻像素之间的亮度差异正比于图像的亮度增加。然而，如果图像没有聚焦，相邻像素之间的亮度差异就变小了。这使得通过记录镜头在亮度差异最大的点上的位置来获得目标的高度信息成为可能。
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。
接触系统通常遭受若干限制，包括对某些表面类型的损坏，无法测量粘性或粘合材料，并且无法测量比手写笔尖小的表面特征。由于VK-X系列是非接触式测量系统，因此在损坏样品或难以测量粘合剂或粘性材料的情况下没有问题。另外，Vk-X配备有光束点半径为0.2微米的激光，即使要检测到最小的表面特征也是如此。
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。
3D表面剖面案例研究
表面粗糙度测量
表面粗糙度有许多标准化参数;参数越多，测量就越复杂，这往往意味着需要花费更多的时间来完成评估。量化本身不足以做出判断，通过/不通过测试和质量控制可能具有挑战性。KEYENCE公司的VK-X3000系列3D表面轮廓仪可以高清晰度扫描目标表面，并提供定量的3D测量。通过使用42个粗糙度参数对多个样品进行比较，可以对测量结果进行通过/失败测试。将表面粗糙度量化，并将表面粗糙度分布图形化，可以瞬时量化材料、光洁度、纹理、手感等外观特征的差异。
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表面分析器可以比SEM和通用显微镜更容易操作。AI-Scan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。仅需要用户在舞台上放置目标并按测量值。无论操作员的经验或知识如何，VK-X3000系列都捕获了准确，可重复的结果，防止测量仅限于仅限于具有特定技能组合的人员和消除系统培训的小时数。
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。
