微納共聚焦顯微鏡：檢測摩擦學研究的重難點

兩個物體表面相互接觸即會產生相互作用力，研究具有相對運動的相互作用表面間的摩擦、潤滑與磨損及其三者之間關系即為摩擦學，目前摩擦學已涵蓋了化學機械拋光、生物摩擦、流體摩擦等多個細分研究方向，其研究的數值量級也涵蓋了亞納米到百微米的區間。摩擦本身是一種能量損耗現象，然而得到合理地利用也能產生巨大的正面效益，因此，準確地測定磨損量并進行精確的控制，是摩擦學研究中的一個重難點。

SuperView系列光學3D表面輪廓儀已在國內高校從事化學機械拋光課題研究的教授群體中得到廣泛應用，因樣件多為超光滑拋光表面，采用光學3D表面輪廓儀較為合適，其中較為關鍵的粗糙度Sa和Ra等參數，能夠確保0.1nm的精度。而針對磨損區域較大、坡度也較為陡峭的生物摩擦和流體摩擦領域，采用中圖VT6000系列共聚焦顯微鏡則更加匹配，其遠勝于光學3D表面輪廓儀的大角度測量能力和超景深觀察功能，能夠輕松勝任磨損較為嚴重的表面形貌檢測，從而幫助研究人員更加精準的掌握磨損量評價數據。

共聚焦顯微鏡在化學機械拋光課題研究中的應用

如下圖所示，為檢測生物摩擦課題中的樣件表面磨損區域的3D形貌圖像，其中心區域凹陷而在中心到上表面的邊緣處呈大坡度形態，因而在采用光學3D表面輪廓儀進行檢測時，會出現邊緣陡坡處3D圖像重建不完整、出現空白區域的問題，而使用共聚焦顯微鏡，則能夠輕松獲取完整的形貌數據與3D圖像。

使用軟件的孔洞體積功能對圖像磨損區域進行處理與分析，能夠獲取準確的磨損區域深度、面積、體積等數值，從而對摩擦工藝參數與蝕坑形狀以及磨損量的相關性進行定量研究，實現對摩擦磨損的有效利用。

而在流體摩擦課題中，更多的是對工藝處理后在樣件表面形成的條狀凹槽進行輪廓分析，由于形成的凹槽較寬、深度也較大，這導致凹槽到兩側平面的坡面角度大、顏色黝黑、反射率低，也是一種較為適合使用共聚焦顯微來測量的形貌特征。如下圖所示，在完成測量后，通過提取一條過凹槽的剖面輪廓曲線并分析，就能夠獲得準確的槽深寬度數據，進一步定量地研究工藝參數與磨損量的關聯性。

“摩擦，摩擦，在這光滑的地上摩擦....”
如今歌曲作者龐麥郎已然退出江湖，而中圖儀器仍在摩擦學領域深耕細作，不斷地優化經典產品——SuperView系列光學3D表面輪廓儀，同時也推出新產品——VT6000系列共聚焦顯微鏡，以其更大的角度測量能力和更強的反射率適應性，共建顯微雙姝，構建高精度、大角度、低反射率的測量能力，為該領域更多的客戶提供解決方案與服務。