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金相显微镜在高精度膜层厚度测量中的创新应用

2024-07-24(500)次浏览

一.引言 在材料表层覆膜是赋予材料本身没有的某些性能,以此提高材料的利用效率或者拓展它的适用范围,在机械、电子、仪表、兵器、农机、五金、建筑、造船、航天航空等领域是十分常见的,而这些成膜工艺大体都...
    一.引言

    在材料表层覆膜是赋予材料本身没有的某些性能,以此提高材料的利用效率或者拓展它的适用范围,在机械、电子、仪表、兵器、农机、五金、建筑、造船、航天航空等领域是十分常见的,而这些成膜工艺大体都分为电镀、化学镀、浸镀、化学和电化学转化以及涂装等。不管是什么成膜工艺,膜层厚度都是最基本的结构参数,基于这个,就发展出了许多不同的仪器如电解式镀层测厚仪,X荧光测厚仪等等。

    金相显微镜主要用于金属的相结构分析。也可以利用各种平面分析系统进行膜层的厚度测量,并且精度很高,最小误差约为±0.8μm,可作为金属镀层和氧化膜层的仲裁测量。利用金相显微镜的聚焦平面也可以作各种涂/镀膜层的厚度测量,而且在微米量级具有与电磁/电涡轮测厚仪相当的精度。

    二.原理

    金相显微镜的物镜焦距和位置都是固定的,实际操作中可通过调整样品台高度,改变被测物表面和物镜之间的距离完成对焦。将被检测物的覆膜面打磨出一个斜面后平放在样品台上,使斜面处于视场中。分别对膜层的外界面和内界面进行对焦,读出调焦旋钮上两个脚面的高度差即为膜层的厚度。

    为了相对准确测量膜层厚度,需要注意以下几个操作技巧:

    1、找准膜层的内界面便于对焦,要求内界面量测要有比较明显的色差,或者显微结构的差异。

    2、视场景深和显微镜放大倍数成反比,为了提高对焦的相对精度,应尽可能提高显微镜的放大倍数来降低景深。

    3、打磨斜面尽可能提高加工精度,避免微小的划痕影响对焦精度。另外,在视场限制的范围内,尽量将斜面和表面的夹角磨小,使得膜层的可视面更大,可以提高对焦精度,便于观察。

    4、作为基底的样品要有一定的厚度和刚度,保证斜面加工过程不发生过大的样品应力变形,影响样品原有的平整度。

    三.总结

    利用金相显微镜焦平面测量各种涂/镀层厚度可行可信,将样品覆膜打磨成斜面对膜层两个界面分别对焦,从调焦旋钮读出两个脚面的高度差即为膜层厚度。这个方法适用于小件的实验样品的测量,与其他测厚方法相比,该方法能在进行厚度测量的同时能对膜层的显微结果观察和分析,并且能适用于各种涂/镀层或者多层复合膜的厚度测量,对膜层的性质和形态没有限制。

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