2020-08-12 13:14:37
導(dǎo)讀:本文解釋了日本小坂研究所生產(chǎn)的Kosaka臺階儀ET200A,其直動式測量原理和業(yè)界其他采用杠桿式測量原理的臺階儀有何種區(qū)別,以及這種區(qū)別給臺階儀精度帶來的影響。
臺階儀測量結(jié)果精度如何,跟其傳感器的工作原理息息相關(guān)。臺階儀全都是接觸式測量,目前業(yè)界的臺階儀,其工作原理大概有兩種:直動式運動軌跡與杠桿式運動軌跡,兩種不同的運動軌跡,也決定了不同的精度和重現(xiàn)性。
如上圖,右側(cè)是采取杠桿式運動軌跡的傳感器測量原理。以中間黃色的Bearing Pivot為支點,通過右邊的Iron Cylinder上下運動,從而調(diào)節(jié)左邊下方臺階儀測針尖(Stylus Tip)的高低。這種原理從根本上決定了測針尖的運動軌跡是圓弧狀的,因此最終測量的數(shù)據(jù)會產(chǎn)生誤差。所以,采用此原理的臺階儀,其測定結(jié)果都需要進(jìn)行“圓弧補(bǔ)償”,即通過數(shù)學(xué)運算的方式彌補(bǔ)這種誤差。但是,納米甚至納米以下級別的測量,即使是這種程度的誤差也會影響設(shè)備的精度與數(shù)據(jù)的再現(xiàn)性。
針對此問題,小坂研究所臺階儀ET200A的傳感器使用了獨特的直動式運動軌跡。如上圖左側(cè)可見,與差動變壓傳感器相連接的測針直上直下,當(dāng)測針尖劃過樣品表面時,表面微細(xì)形狀的變化就可以真實地反應(yīng)出來,獲得最精準(zhǔn)的數(shù)據(jù),無需擔(dān)心其他因素的影響。
直動式運動軌跡在設(shè)備的精度和數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性方面帶來的直接結(jié)果是:在200萬倍放大倍率下,設(shè)備Z軸分辨率可達(dá)0.025nm;測量1um以下的臺階時,1σ的數(shù)據(jù)再現(xiàn)性為0.3nm或更小(理想震動條件下,載物臺中心測量臺階高度標(biāo)準(zhǔn)片10次)。
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日本進(jìn)口的KOSAKA 臺階儀,有ET200A,ET4000系列和ET10000系列,分別對應(yīng):學(xué)術(shù)和科研單位的研發(fā)測量(例如工程系、材料系和機(jī)電系的材料測量需求),面板、光伏、半導(dǎo)體等產(chǎn)業(yè)工廠自動化測量和超大型工廠全自動化測量的需求。
關(guān)鍵詞:臺階儀 | 膜厚儀 | 薄膜測厚儀 | 段差分析儀