3D光学轮廓仪

UP-3000 三维共聚焦轮廓仪 + 白光干涉——速度与精度兼得

UP-3000 是新一代转盘共聚焦轮廓仪,专为追求速度与精度兼得的实验室和制造商而设计。该系统将共聚焦、白光干涉、暗场、变焦和明场五种强大成像模式集成于一台台式设备中,为表面粗糙度、纹理和三维形貌分析提供了无与伦比的多功能性。凭借同类共焦轮廓仪中最快的扫描速度和最高的 XY 分辨率,UP-3000 使研究人员和质控团队能够比以往更快地获取高保真测量数据。探索 UP-3000,体验更智能的非接触式表面计量学方法。

主要特点

高速共聚焦——一次扫描,全幅成像

共聚焦模块采用转盘式尼普科夫圆盘,其表面分布着数千个旋转针孔,可同时照明整个样品表面,无需移动 XY 位移台即可实现全区域扫描。因此,这种方法比点扫描或激光共聚焦系统更快。此外,双高速 5 MP、200 FPS 相机能够以极高速度生成纳米级三维数据。

光学轮廓仪中业界领先的 XYZ 分辨率

UP‑3000 的共聚焦技术提供了所有光学轮廓测量技术中最精确的 XY 分辨率——即使在陡坡等令其他系统束手无策的表面上也不例外。其集成式干涉测量模式在任何放大倍数下均可提供业界领先的 Z 轴分辨率,将卓越的横向细节与纵向精度融于单一强大的测量平台。

五种技术,一台工具,一键测量

UP-3000 将五种成像技术集于一台台式设备——共聚焦、白光干涉、暗场、变焦和明场——触手可及。只需一键点击,即可在不同模式间即时切换,以适应您的样品和测量需求,省去多台独立设备的采购成本、操作复杂性和停机时间。

暗场成像:观察明场无法观察到的景象

暗场模式可揭示在常规明场照明下消失不见的表面裂纹、缺陷和特征。该模式兼具高对比度、高分辨率和快速扫描能力,使 UP-3000 在众多同类三维表面轮廓仪中脱颖而出,能够发现其他设备无法检测到的关键细节。

兼容透明、半透明及不透明表面的测量

UP-3000 独特的共聚焦模式能够测量那些令传统光学仪器束手无策的表面——玻璃、亚表面结构、微流控器件、多层涂层、聚合物以及液体浸没条件下的样品。无论透明、半透明还是不透明,没有材料是 UP-3000 无法测量的。在其他轮廓仪无能为力的地方,UP-3000 每次都能提供精确可靠的测量数据。

更多相关信息

无论何种材料,皆可获取三维轮廓

UP‑3000 将转盘共聚焦、白光干涉、暗场、变焦和明场成像集成于单个光学探头中。此外,模式切换无需更换硬件——只需一键即可选择适合当前样品的测量技术。因此,当测量条件变化时,无需在不同仪器间移动样品。在现代材料科学中,许多研究人员选择共聚焦三维光学轮廓仪,以获得各类样品的高分辨率、高精度轮廓。

3D surface topography of a semiconductor wafer measured with the Rtec UP-3000 optical profilometer.
3D surface roughness measurement of a high-roughness sample using the Rtec UP-3000.

速度最快的共聚焦——转盘式设计

共聚焦模块采用转盘尼普科夫圆盘技术,其表面分布着数千个旋转针孔,可物理性地阻挡来自探测器的离焦光线。整个样品区域可同时被照明,从而无需移动XY平台即可实现全区域扫描。因此,这种方法比点扫描或激光共聚焦系统更快。此外,它为透明层、陡坡、暗表面和粗糙涂层等常见被测对象提供了最高的XY横向分辨率,这些正是三维光学轮廓仪共聚焦解决方案通常分析的对象。

干涉测量——亚纳米级粗糙度分析

白光干涉模式利用宽带光源产生干涉条纹,以亚纳米级垂直精度编码表面高度信息。该系统同时支持相移干涉法(适用于光滑表面)和扫描白光干涉法(适用于粗糙表面)。高速相机可快速采集干涉数据,从而使表面粗糙度测量和台阶高度分析更加快速且可重复。

High-resolution 3D image of a semiconductor sample measured with the Rtec UP-3000 optical profilometer.

暗场成像模式

暗场成像模式在检测表面裂纹、分层边缘、颗粒污染及微尺度缺陷方面尤为有效,这些缺陷在明场照明下往往难以观察。暗场光学系统产生的暗背景使得裂纹边缘和表面不连续处的反射特征在暗背景下呈现亮色,从而形成高对比度成像,适用于涂层部件、玻璃基板和半导体晶圆的质量控制筛选。为实现全面的缺陷检测,共聚焦三维光学轮廓仪方法可确保成像可靠且可重复。因此,单个缺陷可被轻松定位和表征。

Dark field image highlighting surface defects for automated defect detection and counting.

变焦及明场成像模式

变焦模式通过采集一系列焦平面图像,生成在大Z轴范围内完全清晰聚焦的三维图像。同时,明场模式可满足常规光学显微镜的观察需求,无需更换仪器。

3D optical profilometer installed in a laboratory for non-contact surface metrology.
Large-area 3D surface measurement created using image stitching with the UP-3000 Optical Profiler.

自动拼接

UP‑3000 的交叉滚子 XY 位移台可在整个样品表面自动执行图像拼接。只需按下一个按钮,即可生成覆盖多个视场的完整三维光学轮廓仪图像。因此,无需手动对准。值得注意的是,这些能力对于高级实验室中的共聚焦三维光学轮廓仪工作流程至关重要。

3D optical profilometer installed in a laboratory for non-contact surface metrology.

UP‑3000 可测量的参数

Rtec UP‑3000 是一款多功能三维光学轮廓仪,专为在各类材料和应用中执行高精度非接触式表面测量而设计。它可精确测量表面粗糙度、三维形貌、台阶高度、薄膜厚度、表面纹理、波纹度、体积和缺陷几何特征,为质量控制、研发及生产制造提供全面的表征能力。

UP‑3000 融合了共聚焦显微术、白光干涉、明场、暗场和变焦成像五种光学成像技术,可自动为每种样品选择最佳测量模式。这使其能够可靠地检测透明材料、抛光金属、粗糙表面、涂层、半导体晶圆、光学元件以及增材制造部件。

其转盘共聚焦显微术具有出色的XY分辨率和快速区域扫描能力,是解析精细表面特征、陡坡、微观结构和复杂几何形貌的理想选择——这些通常难以用传统光学系统测量。白光干涉模式为超光滑表面提供亚纳米级垂直分辨率,而暗场成像则增强裂纹、划痕、颗粒和其他表面缺陷的可视性。这些技术协同工作,可在不接触、不损伤样品的前提下,实现快速、准确且可重复的三维表面测量。

成像模式共聚焦、白光干涉、明场、暗场及变焦成像
表面测量粗糙度、三维形貌、台阶高度、膜厚、缺陷分析、裂纹检测、表面纹理
电动 XYZ 位移台150 × 200 × 150 mm
标准ISO 25178 - ISO 16610 - ISO 12781 - ISO 4287 - EUR 15178

常见问题解答

UP‑3000 可测量表面粗糙度(Ra、Rq、Sa、Sq 及相关参数)、台阶高度、磨损体积、三维形貌和表面缺陷。在白光干涉模式下,它对光滑和镜面表面可实现亚纳米级垂直分辨率。在转盘共聚焦模式下,它可测量陡坡、透明薄膜和粗糙涂层——这些样品在纯干涉仪中会导致条纹丢失。暗场模式则提供裂纹、分层边缘和颗粒的高对比度图像。UP‑3000 是一款能根据样品自动调整测量技术的三维光学轮廓仪。
UP‑3000 适用于需要高速非接触式三维表面计量学的研究人员、质量工程师和工艺开发团队。涂层和材料工程师使用它来表征沉积前后的表面粗糙度,通过台阶高度验证薄膜厚度,并检测涂层缺陷。摩擦学和力学测试实验室使用它来绘制摩擦和附着力测试后的磨损痕迹及划痕轨迹。半导体和显示器制造商将其用于晶圆表面检测、PCB 形貌及微电子特征尺寸测量。UP‑3000 既适用于研发环境,也适用于生产质量控制(QC)环境。
UP-2000 是一款白光干涉仪,专注于 WLI 和相移干涉测量,适用于光滑至中等粗糙表面的粗糙度和台阶高度测量。UP-3000 在此基础上增加了转盘共聚焦显微术和暗场成像,将测量能力扩展至透明薄膜、陡坡以及深色或高纹理表面。此外,UP-3000 还配备双专用相机和四色 LED 照明,全面提升了各模式下的图像质量。
UP-3000 的转盘共聚焦模式非常适合测量透明材料。其针孔阵列能够从物理上阻挡离焦光线,包括来自亚表面界面的反射光。这使得它能够测量透明涂层、光学镜片和玻璃基底的真实表面形貌,而不受背面反射的干扰。
UP‑3000 标配符合 ISO 25178 的面表面纹理分析及 ISO 4287 的轮廓参数测量标准测试协议。其软件可依据上述规范自动计算全部标准粗糙度参数。
暗场模式采用专用光学系统营造暗背景,使散射光的表面特征——裂纹、颗粒、分层边缘及表面不连续处——在暗背景下呈现亮色。这种高对比度成像使在常规明场照明下难以检测的缺陷变得清晰可见。
转盘共聚焦模式采用尼普科夫圆盘,可同时照明整个样品区域,而非逐点扫描。其专用高速相机以每秒高达 200 帧的速度运行。因此,它比需要顺序移动 XY 平台来构建三维图像的点扫描或激光共聚焦系统快得多。
共聚焦轮廓仪是一种非接触式表面测量仪器,通过针孔光阑滤除非焦平面光线。这使得它能够在反射、透明、粗糙及陡峭表面上实现高分辨率三维形貌测量——而这些表面对于传统干涉仪而言往往难以测量。UP-3000 采用转盘共聚焦技术,这是一种面扫描方法,其速度优于点共聚焦,且无激光共聚焦系统的散斑伪影。
UP‑3000 专为材料科学、表面工程和工业计量学而设计。其转盘共聚焦模式用于测量工程材料的表面形貌、粗糙度和三维结构——而非生物样品。它不应与用于生命科学或荧光成像的共聚焦显微镜相混淆。

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