激光光谱共聚焦显微镜简介

KahMateKC系列激光光谱共聚焦显微镜是一款亚微米级检测仪器,广泛应用于微小结构及特殊材料的表面扫描与测量。

    测量模块采用光谱共焦技术,可非接触、高精度地测量各类材质的高度信息。结合反馈控制的XY扫描模块及三维成像算法,获得精细的表面微观结构。在功能丰富的图形后处理模块中,还可灵活地进行图像处理、三维分析,轮廓分析、粗糙度分析等。

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KC-X002 激光光谱共聚焦显微镜KC-X1000 KC-X1000 KathMatic KC系列激光光谱共聚焦显微镜在半导体、3C电子、医疗、航空航天、新材料开发、科学研究、土木建材、精密光学、机械加工等等领域广泛应用,获得了用户的一致认可。
产品详细介绍

产品介绍:

KC-X1000系列激光光谱共聚焦显微镜

KahMateKC系列激光光谱共聚焦显微镜是一款亚微米级检测仪器,广泛应用于微小结构及特殊材料的表面扫描与测量。

    测量模块采用光谱共焦技术,可非接触、高精度地测量各类材质的高度信息。结合反馈控制的XY扫描模块及三维成像算法,获得精细的表面微观结构。在功能丰富的图形后处理模块中,还可灵活地进行图像处理、三维分析,轮廓分析、粗糙度分析等。

        KathMatic KC系列激光光谱共聚焦显微镜在半导体、3C电子、医疗、航空航天、新材料开发、科学研究、土木建材、精密光学、机械加工等等领域广泛应用,获得了用户的一致认可。

 

产品优势:

1)        超大的扫描范国:可测量样品尺寸最大可达350mmX300mm。

2)        超高的测量精度:Z轴分辨率可达2nm。

3)        超快的扫描速度: 高精密电动位移台运动速度80mm/s, 可快速进行线轮廓分析。

4)        超丰富的分析功能: 软件自带图像处理分析功能,可进行轮廓分析、平面分析、体积分析、粗糙度分析、统计分析等数据分析工作。

5)        超简单的设备操作: 样品无需前处理,软件自带操作导航,交互界面清晰易懂,稍加学习即可进行专业测量。

6)        超强的材质适应性:所有材质均可测量,适用于反射率0.05100%的样品,表面斜率适应性高达±45°。

                                                                                                                     激光光谱共聚焦测量头Z轴分辨率2nm;高精密电动载物平台超大扫描范围350mm*300mm

光谱共焦技术:

KC量头兼具投射、分散和接收复色光的功能,复色光在Z轴方向上被分散为不同波长的光线,被测物位于某一位置时,必定有一束特定波长的光线通过聚焦光路被元件所感知,接收光波长与物体位移呈一一对应关系,通过计算被感测到光的焦点的波长,换算获得距离。

参数表:

参数

KC-X1000

镜头模组

 

KC-H010

KC-H020

KC-H030

KC-H040

KC-H050

量程/μm

±55

±190

±600

±1850

±5500

最大表面斜率/°

±45

±28

±29

±21

±14

光斑尺寸/μm

2

10

11

12

24

分辨率/nm

2

5

10

20

150

主机系统

可测量样品反射率

0.05~100%

采样速率/Hz

200~4500

光源

450nm蓝色激光

光纤连接器

FC/APC

功耗

24V DC 3A

尺寸/mm

464x333x495

重量/kg

28

工作温度/℃

5~45

温度梯度

2℃/60分钟

相对湿度

5%~95RH,无凝露

参数

显微镜式1

显微镜式2

XY电动位

负载/kg

5

10

平台尺寸/mm

279x259

625x545

定位精度/μm

±1

±1.5

重复定位精度/μm

±0.5

±0.8

分辨率/nm

100

100

扫描间隔/μm

1~500

位移行程/mm

100x100

350x300

运动速度/mms

80

 更多位移台尺寸支持定制开发,详情请咨询我司销售经理

参数

标配

选配

KC-MOS功能

测量

人机交互

配置存储

 

配置载入

 

自动对焦

 

自动路径规划

 

操作导航动画

 

一键归零

 

成像时间预计

 

成像过程动画

 

测量模式

快速单线测量

 

三维测量

 

设置项目

扫描尺寸设置

 

扫描速度设置

 

采样率设置

 

KC-ANAL功能

处理

文件管理

图像修描

文件重命名

图像渲染

文件导入

 

文件导出

 

2D显示

 

色彩标度设置

 

3D显示

 

高度比例调节

 

光照调节

 

缩放

 

平移

 

旋转

 

反转

 

基准面设置

 

图像平滑

 

高度削减

 

光强滤波

 

分析过程文件存储

 

区域裁剪

 

导出点云

 

分析

轮廓分析

轮廓点坐标

 

点问距

 

高度差

 

角度

 

 

KC-ANAL功能

分析

轮廓分析

圆弧半径

 

平均高度

 

截面长度

 

横截面积

 

平均台阶

任意区域高度差

 

平面分析

两点间距

矩形高度

垂直线距离

矩形面积

平行线距离

矩形周长

直线间距

椭圆形高度

直径

椭圆形面积

半径

椭圆形周长

圆心距

等高线视图

角度

阶跃高度视图

圆弧

 

自由线长度

 

计数

 

XY测量

 

结果导出

 

点高度

两点高度差

 

多点高度

 

峰谷统计

峰谷数量统计

 

体积面积

孔体积分析

孔隙体积

凸起体积分析

切片厚度

投影面积

 

表面积

 

粗糙度分析

轮廓线提取

 

平均轮廓提取

 

基于ISO21920的线粗糙度分析

 

区域选取

 

基于ISO25178的面粗糙度分析

 

平面度分析

区域选取

 

基于ISO12781的平面度分析

 

 

 

参数

控制器系统

内存

32GB

存储

1TB SSD

尺寸/mm

384x200x430

重量/kg

14

工作温度/

5-45

相对湿度

5%~95%RH,无凝露

电气特性

220VAC

 

 
   传统的光谱共焦技术采用LED作为光源,缺点是波长范围短,光强分布不均匀。而KC创新性地采用了激光激发原子发光材料作为光源,此类新材料可在450nm波长蓝色激光的照射下,发出波段宽且强度高的复色光,极大提升了光谱共焦技术的Z轴分辨率。在标准环境下,KCZ轴分辨率可达2nm

 

 

 

 
     KC镜头模组中的分光镜既是同轴共焦光路的构成部分,又是色散光路的核心元件。复色光通过分光镜后,光谱沿Z轴方向均匀分布,每个具体的距离(被测物与镜头模组的间距)均对应着一个特定的波长。特定波长的反射光先后经过聚焦镜汇聚、分光镜折射与微孔过滤,最终被光谱检测器所感知。

 

色散元件与光谱检测器是光谱共焦技术的核心,由于光谱波长与测量距离存在对应关系,因此光谱检测器的波长分辨率(分辨波长间隔很小的两个相邻光信号的能力)直接决定了镜头模组对台阶高度差的分辨能力。KC光谱检测器波长分辨高达0.015nm,同时信噪比>15000:1,具有极强的抗环境干扰能力。

识别微弱定向反射,应对透明材质测量

透明材质的表面形貌测量是一个困扰光学测量行业多年的技术难题,原因在于测量光投射到被测物表面后仅有微弱的定向反射,这对测量设备的感光灵敏度和信噪比要求极高。KC对传统的光谱共焦系统进行了技术升级,可以轻易地识别透明被测物与空气的分界面,解决了以往测试中透明与半透明物体(例如微阵列透镜、微流控芯片、水凝胶等)难以测量成像的问题。

 

2nm Z轴分辨率,分辨细微高度差异

部分领域十分关注台阶高度的测量精度,越是微小的形状差异,越有可能代表着产品质量或制造工艺的好坏。例如在晶圆制造业中,元件的尺寸差异接近纳米级别,必须采用高精度的非接触三维测量方案。KC先进的光谱共焦系统,Z轴分辨率高达2nm,保证形貌差异极小的尺寸特征可以被测量。

超大XYZ扫描成像范围

  标准KC配置采用了显微镜式结构设计,电动位移台行程为100mmX100mm,支持定制到350mmx300mm的大行程,另外运动速度高达80mm/sKathMatic还可为用户提供龙门架式结构,结合大量程光谱共焦镜头模组,实现更大的扫描成像范围。

 

光滑表面土45°、粗糙表面±87°的高斜率形貌测量

得益于光谱共焦技术本身良好的角度特性,在硬件层面规避了高斜率位置的数据缺失以及边缘失真的产生。

超强材质适应性,所有材质均可测量

扫描反射率不同的材质往往需要对测量光的

 输出功率进行微调,以保证回光效果的一致。

 KC采用的激光激发的复色光兼具高灵敏度与

宽动态范围的优点,反射率适应0.05%~100%

 的表面,面对高透明的玻璃板、高吸收的黑橡

胶结构件、高反射的金属镜面始终游刃有余,这

 KC十分适合扫描复合材料与多材料拼接表面。

一键式图像处理,测量前无需调平

   KC-ANAL的后处理操作均采用一键式设计,无需复杂的学习,即可以快速准确地完成校平、镜像、平滑、高度削减等操作,保证生成最终图像清晰且易于观察。

自定义图像渲染,让特征更为凸显

原始点云数据往往很难观察到有效特征,KC内置了高度比例缩放、光照方向、光强、漫反射、调色板等自定义选项。多种观察模式,让表面起伏与裂缝等特征更为凸显。  

金属断面  高度比例放大 强光照模式   弱光照模式
改变光照方向 高漫反射  低漫反射   调色板

人机交互友好,一键生成数据分析报告

  KC-MOS软件界面简洁明了,操作带有导航动画。配套后处理软件KC-ANAL可一键进行图像处理和数据分析并生成分析报告。

案例展示:

 

 

KC的产品应用场景:

测量方式对比 :

粗糙度仪

 1.划伤表面  2.分辨率受限于触尖  3.软材质无法测量  4.仅提供线轮廓信息
   

 工具显微镜

 1.分辨率和放大倍率不够  2.景深浅

扫描电镜

1.材质不导电需喷金处理 2.无法测量3D形状 3.样品大小受限

KC测量优势:

·非接触式无损测量

·高达2nmZ轴分辨率

·柔软材质也可测量

·提供点、线、面、体的全部信息

·不受传统光学分辨率限制

·不存在光学景深问题

·材料无需前处理

·扫描范围可定制

·可进行3D尺寸分析

平面分析:

平面测量功能用于对三维图像进行平面提取,可以通过丰富的几何测量工具进行分析。

编号

测量名称

测量值

单位

1

角度

138.9326

2

圆弧(半径)

549.2308

μm

3

圆弧(弧度)

53.2104

4

直径

529.0618

μm

5

X距离

2000

μm

6

Y距离

2000.0000

μm

7

对角线距离

2828.4271

μm

8

计数

7

 可对图像进行平均台阶测量,选中多个区域,对每个区域进行平均高度测量,以第一个区域平均高度为标准,计算与其他区域的台阶差值。

 

ID

平均高度

高度差

最大高度

最小高度

最大值-最小值

 

μm

um

μm

μm

μm

区域1

711.6664

标准

718.4573

699.6577

18.79956

区域2

430.8976

-280.7688

459.5869

422.7972

36.7897

总计

1142.564

-280.7688

1178.044

1122,455

55.58926

最大值

711.6664

-280.7688

718.4573

699.6577

36.7897

最小值

430.8976

-280.7688

459.5869

422.7972

18.79956

平均值

571.282

-280.7688

589.0221

561.2275

27.79463

标准偏差

198.5335

0

183.049

195.7699

12.72095

轮廓测量:

可多种模式进行截面的选取,对轮廓进行测量分析。

测量工具

辅助工具

编号

测量名称

测量值

单位

1

角度1

90.3860

2

四弧半径1

49.9344

μm

3

平均高度1

-49.6764

μm

4

平均高度2

0.2632

μm

5

平均高度2-平均高度1

49.9396

μm

点高度测量:

点高度测量可方便地进行两点高度差测量和多点高度的测量,并可给出所选区域内最高/低点的位置和高度值。

编号

测量名称

测量值

  单位

1

2点间高度(Z)

    138.64 

μm

2

点高度

592.20

μm

3

点高度

573.71

μm

4

点高度

585.11

μm

5

点高度

561.75

μm

9

点高度

549.14

μm

7

点高度

558.61

μm

8

最高点

587.74

μm

峰谷统计:

根据样品的特性,选择合适的滤波核大小与波峰/波谷上下限,可自动统计出区域内波峰与波谷的数量。

颜色

区域名称

波峰数量

波谷数量

面积(μm3

-

总计

191

197

18127.96

-

最大值

191

197

18127.96

-

最小值

191

197

18127.96

-

平均值

191

197

18127.96

-

标准偏差

0.00

0.00

0.00

-

30

0.00

0.00

0.00

-

区域1

191

197

18127.96

体积面积:

通过设置凸面/凹面模式,并按需规定基准面高度,可准确快捷地计算出凸起体积/孔体积,以及横截面和表面积数值。

 

体积

横截面积

表面积

 

un3

μn

um3

区域1

6443439104.00

20771550.00

25941422.00

区域2

1300476160.00

8507700.00

10042207.00

总计

7743915264.00

29279250.00

35983629.00

最大值

6443439104.00

20771550.00

25941422.00

最小值

1300476160.00

8507700.00

10042207.00

平均值

3871957632.00

14639625.00

17991814.50

标准偏差

2571481472.00

6131925.00

7949607.50

3σ

7714444416.00

18395775.00

23848822.50

表面质量分析:

表面粗糙度和平面度分别为评价表面质量的微观和宏观参数,通过软件计算,可直接输出对应参数的值。

线粗糙度分析

基于IS021920标准,获取Ra、Rz、Rp、R、Rg等参数。

金属表面

 

编号

测量名称

测量值

单位

1

Ra/Pa/Wa

2.2877

μm

2

Rz/Pz/Wz

15.6095

μm

3

Rp/Pp/Wp

6.7388

μm

4

Rv/Pv/Wv

-8.8707

μm

5

Rq/Pq/Wq

2.85225

um

 面粗糙度分析

基于ISO25178标准,获取SaSzSdr等参数。

ID

Sa

Sz

Sr

 

μm

μm

μm

区域1

2.5626

19.5667

0.3168

区域2

2.4038

15.3062

0.2279

平面度分析

基于ISO12781标准,获取FLTtFLTPFLTVFLTg参数。

编号

测量名称

测量值

单位

1

FLTt

23.436

μm

2

FLTP

10.9552

μm

3

FLTV

12.4809

μm

4

FLTq

3.087

μm

尺寸规格:

主机/单位mm

 

控制器/mm

 

镜头模组