台阶仪是什么原理
测量台阶的方法分为接触式和非接触式。
若对测量台阶的精度和速率无较高的要求、不介意测量过程中划伤产品表面、且材质不是软质材质和尖锐产品，可选用接触式的台阶仪进行台阶的测量。台阶仪通常由一个机械探针和一个测量系统组成。机械探针可以是一个尖锐的针尖或球形探头，它会与被测表面接触并沿表面运动。当机械探针接触到被测表面时，测量系统会记录下机械探针的运动轨迹和力的变化。通过测量探针在表面上的运动和受到的力的变化，可以计算出表面的形貌参数。测量原理中的关键是探针与被测表面的接触和运动，因此需要保证探针的稳定性和精确性。此外，还需要考虑表面的硬度、光滑度等因素对测量结果的影响。但接触式台阶仪在测量过程中容易发生撞针现象，仪器寿命较短。
若对测量精度、测量速率有要求，或者测量产品是软质材料或者尖锐产品等接触式台阶仪难以测量的，或者希望采用不损伤产品的非接触形式测量的，可以选用以压电陶瓷驱动的白光干涉仪进行台阶测量。
压电陶瓷驱动的白光干涉仪测量台阶是采用光学的原理，可以实现无损检测，不会刮伤产品表面。
测量精度可以达到亚纳米级别；
可以实现多线测量，快速选取比探针式更多的截面，保证测量稳定性；
软质和尖锐产品等接触式台阶仪无法测量的产品，白光干涉仪也可以测量；
软件功能丰富，自动测量最高最低点、平均值、统计分析等；
可以测高透明产品，低至0.02%反射率的表面也可以轻松采集点云成像；
在倍率精度相同的情况下，白光干涉仪可以获取更大的视野，以面的形式扫描，一般在数秒钟内即可完成测量，AM-7000系列可以达到400μm/s的扫描速度。
综上，可以根据自己的需求选择不同测量原理的台阶检测仪。
系科仪器
2024-08-02 广告
台阶仪是超精密接触式微观轮廓测量仪器，其主要用于台阶高、膜层厚度、表面粗糙度等微观形貌参数的测量。
台阶仪的测量原理
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。
通常使用2μm半径的金刚石针尖来测量这些小特征。一个精密的xy载物台联合扫描轴R和转台θ，在测针下移动样品，测针中的垂直位移被转换为与特征尺寸相对应的电信号。然后将这些电信号转换为数字格式，在其中它们可以显示在计算机屏幕上并进行操作以确定有关基材的各种分析信息。可以微调扫描长度和扫描速度，以增加或减少分析时间和分辨率。此外，测力可调以适应硬质或软质材料表面。
台阶仪结构
主要组成部分
1、测量系统
（1）单拱龙门式设计，结构稳定性好，而且降低了周围环境中声音和震动噪音对测量信号的影响，提高了测量精度。
（2）线性可变差动电容传感器（LVDC），具有亚埃级分辨率，13μm量程下可达0.01埃。高信噪比和低线性误差，使得产品能扫描到几纳米至几百微米台阶的形貌特征。
（3）传感器设计使得在单一平台上即可实现超微力和正常力测量。测力恒定可调，以适应硬质或软质材料表面。超低惯量设计和微小电磁力控制，实现无接触损伤的精准接触式测量。
2、工件台
（1）精密的XY平台结合360°连续旋转电动旋转台，可以对样品的位置以及角度进行调节，三维位置均可以调节，利于样品调整。
（2）超高直线度导轨，有效避免运动中的细微抖动，提高扫描精度，真是反映工件微小形貌。
3、成像系统
500万像素高分辨率彩色摄像机，即时进行高精度定位测量。可以将探针的形貌图像传输到控制电脑上，使得测量更加直观。
4、软件系统
测量软件包含多个模块。
5、减震系统
防止微小震动对测量结果的影响，使实验数据更加准确。
测量原理
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。
主要种类
电感式采用电感位移传感器作为敏感元件，测量精度高、信噪比高，但电路处理复杂；压电式的位移敏感元件为压电晶体，其灵敏度高、结构简单，但传感器低频响应不好、且容易漏电造成测量误差；光电式是利用光电元件接收透过狭缝的光通量变化来检测位移量的变化。
