布魯克ContourX-500的光學系統與測量原理

ContourX-500的核心競爭力源于其*的光學系統和對白光干涉原理的穩定實現。理解其工作原理，有助于更有效地發揮儀器的性能。

白光掃描干涉技術（VSI）
ContourX-500主要采用白光掃描干涉法進行測量。與單色光干涉不同，白光相干長度很短，只有在光程差接近于零的極小范圍內才會產生清晰的干涉條紋。測量時，儀器內部的干涉物鏡會將一束白光分成兩路：一路投射到參考鏡，另一路投射到樣品表面。反射回來的兩路光發生干涉。通過精密壓電陶瓷（PZT）驅動器帶動干涉物鏡在Z方向進行垂直掃描，記錄下每一個像素點光強隨時間變化的信號。

核心光學組件

1. 寬帶光源： 提供寬光譜范圍的白光，確保較短的相干長度，從而精確定位零光程差的位置。

2. 干涉物鏡： 這是光學系統的核心。內部集成了分光鏡和參考鏡。ContourX-500通常配備多種倍率的干涉物鏡（如5X, 10X, 20X, 50X），以適應不同分辨率和視野的需求。物鏡的數值孔徑（NA）影響著橫向分辨率和垂直測量范圍。

3. 精密Z向掃描臺： 負責承載干涉物鏡進行納米級精度的垂直運動，其掃描的平穩性和定位準確性直接關系到垂直方向的測量結果。

4. 高動態范圍相機： 用于捕捉整個視場內在掃描過程中每個位置的干涉圖像序列。

數據處理與三維重建
掃描結束后，每個像素點都會得到一組光強隨掃描位置變化的干涉信號。軟件算法會分析這組信號，通過尋找干涉條紋對比度最高的位置（即相干包絡的峰值），來精確計算出該像素點對應的樣品表面高度值。對圖像中的所有像素點進行同樣的計算，最終重建出完整的、具有真實高度信息的三維表面形貌圖。

技術特點
這種非接觸式測量方式避免了劃傷樣品或探針磨損的問題，特別適合于柔軟、脆弱或需要無損檢測的樣品。同時，VSI技術對具有大臺階、高深寬比結構的樣品也能進行有效的測量。

ContourX-500的光學系統經過精心設計和校準，旨在將這一復雜的光學物理過程轉化為穩定、可靠的表面三維數據，為使用者的分析工作打下堅實的基礎。