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SENSOFAR--Sensofar 3D光学轮廓仪

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尼康共聚焦 Sensofar 3D光学轮廓仪
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产品简介Sensofar 3D光学轮廓仪（共聚焦+白光干涉）：使用sensofar专有技术开发的Neox光学轮廓仪，集成了共聚焦计数和干涉测量技术，并具有薄膜测量能力，该系统可以用于标准的明场彩色显微成像，共焦成像，三维共焦建模，PSI、VSI及高分辨率薄膜厚度测量。

产品详细信息 使用Sensofar专有技术开发的neox光学轮廓仪，其共聚焦部分的主要优点是有着极高发光效率的照明硬件和高对比度算法。这些特点使系统成为测量有着陡峭斜面、粗糙的、反光表面和含有异种材料样品的理想设备。高品质干涉光学系统和集成压电扫描器是干涉轮廓仪部分的关键。这项技术对于测量非常光滑至适度粗糙的表面比较理想。这些技术的组合为neox轮廓仪提供了无限宽广的应用领域。

　　Sensofar 3D光学轮廓仪 Sensofar 3D光学轮廓仪可用于标准的明场彩色显微成像、共焦成像、三维共焦建模、PSI、VSI及高分辨率薄膜厚度测量。没有移动部件使其拥有坚固而紧凑的设计，同时也使得该探头适合很多OEM应用。极其简单的、符合人体工程学的软件界面使用户获得非常快的测量速度，只需方便地切换适当的物镜，调焦，并选择适当的采集模式即可。

※ 微显示共聚焦扫描
   目前的共聚焦显微镜都使用有着可移动机械装置的镜面扫描头，这会限制其使用寿命，并且在高倍率时降低像素抖动优化效果。对于共焦扫描，neox使用基于微型显示器的Sensofar技术。该微型显示器基于铁电液晶硅(FLCoS)，一种没有运动部件的快速切换装置，使共焦图像的扫描更快速、稳定并拥有无限的寿命。
※ 彩色CCD摄像头
    Neox使用一个高速高分辨率的黑白CCD摄像头为系统计量探头。另一个彩色摄像头可用于明场表面观察。这样使得它很容易找出所分析样品的特点。此外，地貌测量功能可得到全聚焦彩色图像。该系统在垂直扫描过程中记录图像合焦位置像素，并和其Z轴位置匹配从而得到全聚焦彩色图像，并以此来创建出色的三维模型。
※ 物镜
    Neox使用独特的CFI60 Nikon物镜，在各NA时都有的工作距离。可选用的物镜超过50种，每一款都可对应某种特别应用：可用于共聚焦成像和建模的较高NA，倍率范围2.5X至200X，超长工作距离，特长工作距离及浸水物镜；带调焦环的物镜可在厚2mm范围的透明介质对焦；2.5X至100X带参考镜校正及顶端倾斜的物镜。
※ 双垂直扫描器
    双垂直扫描器包括一个电动平台和压电扫描器，以获得的扫描范围和的测量及重复。高定位的线性平台行程40mm，小步进可达10nm，用于共聚焦扫描非常理想。集成的压电扫描器扫描范围200μm，压电电阻传感器高定位分辨率0.2nm，全行程1nm。现有的其它扫描平台使用光学编码器，仅30nm且不确定，限制了系统的度和重复性。结合线性平台和压电扫描器的独特设计，使Neox在0.1纳米至几毫米测量范围内拥有业界的，线性和重复性。
※ 集成反射光谱仪
    共聚焦及干扰法测量薄膜厚度的实际限制约为1μm单层膜。Neox集成了一个反射光谱仪，通过光纤进行薄膜的测量，厚度范围在10nm，可达10层膜。该光纤通过显微目镜成像，因此，薄膜测量点尺寸小可达5微米。测量使用集成的LED光源，可提供样品以及薄膜测量的实时明场影像。
※ 双LED
    照明光源内置了两个高功率LED，其中白光LED用于彩色明场观察，薄膜测量，VSI和ePSI。另一个蓝光LED用于高分辨率共聚焦影像和PSI。蓝光LED较短的波长可有效提升水平分辨率至0.15μm(L&S)，并改善PSI噪声为0.01nm垂直分辨率。
※ 高速度 (12.5 fps 共聚焦帧速率)
    基于FLCoS微型显示器的高速转换速度和特有的快速共聚焦算法，本设备可达到12.5帧/秒的共聚焦图像帧率，垂直3D扫描达到8层/秒，这意味着3D共焦测量扫描速度范围为0.5至350μm/s。干涉扫描速度为50 fps，即垂直扫描速度高达800μm/s。典型的测量时长，其中包括扫描后的运算，通常小于5秒。
Sensofar 3D光学轮廓仪特点：

Sensofar 3D光学轮廓仪主要功能：
※共聚焦 (Confocal Profiling)
　　共聚焦轮廓仪可以测量较光滑或非常粗糙的表面高度。借助消除虚焦部分光线的共焦成像系统，可提供高对比度的图像。籍由表面的垂直扫描，物镜的焦点扫过表面上的每一个点，以此找出每个像素位置的对应高度(即共聚焦图像)。
　　共聚焦轮廓仪可以由其光学组件实现超高的水平解析度，空间采样可以减小到0.10μm，这是一些重要尺寸测量的理想选择。高数值孔径NA(0.95)和放大倍率(150X和200X)的物镜可测量斜率超过70°的光滑表面。neox具有极高的光效，专有的共聚焦算法可提供纳米级的垂直方向重复性。超长工作距离(SLWD)可测量高宽比较大、形状较陡的样品。

※干涉(Interferometry)
   ● PSI 模式 (PSI Profiling)
　　相位差干涉仪 (Phase Shift Interferometers)可以亚纳米级的分辨率测量非常光滑与和连续的表面高度。必须准确对焦在样品上，并进行多步垂直扫描，步长是波长的的分数。PSI算法借助适当的程序将表面相位图转换为样品高度分布图。
　　PSI模式可在所有的数值孔径(NA)下提供亚纳米级的垂直分辨率。放大倍率较小时(2.5X)可以测量较大视场范围，并具有同样的垂直分辨率。但是光波相干长度使其测量范围限制在微米级。PSI算法使neox 得到纳米尺度的形态特征，并以亚纳米尺度对超平滑的表面纹理参数作出评估。
● VSI 模式 (VSI Profiling)
　　白光干涉仪 (White-Light Vertical Scanning Interferometers)可用于测量光滑表面或适度粗糙表面的高度。当样品表面各个点处于焦点位置时可得到干涉条纹对比度。多步垂直扫描样品，表面上的每一个点会通过对焦点，通过检测干涉条纹峰值得到各像素位置的高度。
　　VSI模式可在所有的数值孔径(NA)下提供纳米级垂直分辨率。VSI算法使neox在各放大倍率下得到具有相同垂直分辨率的形态特征。其测量范围在理论上是无限的，尽管在实践中其将受限于物镜实际工作距离。扫描速度和数据采集速率可以非常快，当然这会导致一定程度垂直分辨率损失。※薄膜测量 (Thin Film)
　　光谱反射法是薄膜测量的方法之一，因为它准确、无损、迅速且无需制备样品。测量时，白光照射到样品表面，并将在膜层中的不同界面反射，并发生干涉和叠加效应。结果，反射光强度将显示出波长变化，这种变化取决于薄膜结构不同层面的厚度和折射率。软件将测得的真实光谱同模拟光谱进行比较拟合，并不断优化厚度值，直到实现匹配。
　　Neox也可用作高分辨率的薄膜测量系统，它适用于单层箔，膜或基板上的单层薄膜，而且还可以处理更复杂结构(可至基板上10层薄膜)。可在一秒内测量从10nm到20μm的透明薄膜，厚度分辨率0.1 nm，横向分辨率达5μm。
Sensofar 3D光学轮廓仪使用Sensofar专有技术开发的neox光学轮廓仪，其共聚焦部分的主要优点是有着极高发光效率的照明硬件和高对比度算法。这些特点使系统成为测量有着陡峭斜面、粗糙的、反光表面和含有异种材料样品的理想设备。高品质干涉光学系统和集成压电扫描器是干涉轮廓仪部分的关键。这项技术对于测量非常光滑至适度粗糙的表面比较理想。这些技术的组合为neox轮廓仪提供了无限宽广的应用领域。
Sensofar 3D光学轮廓仪可用于标准的明场彩色显微成像、共焦成像、三维共焦建模、PSI、VSI及高分辨率薄膜厚度测量。没有移动部件使其拥有坚固而紧凑的设计，同时也使得该探头适合很多OEM应用。极其简单的、符合人体工程学的软件界面使用户获得非常快的测量速度，只需方便地切换适当的物镜，调焦，并选择适当的采集模式即可。
特点：
※ 微显示共聚焦扫描
目前的共聚焦显微镜都使用有着可移动机械装置的镜面扫描头，这会限制其使用寿命，并且在高倍率时降低像素抖动优化效果。对于共焦扫描，neox使用基于微型显示器的Sensofar技术。该微型显示器基于铁电液晶硅(FLCoS)，一种没有运动部件的快速切换装置，使共焦图像的扫描更快速、稳定并拥有无限的寿命。
※ 彩色CCD摄像头
Neox使用一个高速高分辨率的黑白CCD摄像头为系统计量探头。另一个彩色摄像头可用于明场表面观察。这样使得它很容易找出所分析样品的特点。此外，地貌测量功能可得到全聚焦彩色图像。该系统在垂直扫描过程中记录图像合焦位置像素，并和其Z轴位置匹配从而得到全聚焦彩色图像，并以此来创建出色的三维模型。
※ 物镜
Neox使用独特的CFI60 Nikon物镜，在各NA时都有的工作距离。可选用的物镜超过50种，每一款都可对应某种特别应用：可用于共聚焦成像和建模的较高NA，倍率范围2.5X至200X，超长工作距离，特长工作距离及浸水物镜；带调焦环的物镜可在厚2mm范围的透明介质对焦；2.5X至100X带参考镜校正及顶端倾斜的物镜。
※ 双垂直扫描器
双垂直扫描器包括一个电动平台和压电扫描器，以获得的扫描范围和的测量及重复。高定位的线性平台行程40mm，小步进可达10nm，用于共聚焦扫描非常理想。集成的压电扫描器扫描范围200μm，压电电阻传感器高定位分辨率0.2nm，全行程1nm。现有的其它扫描平台使用光学编码器，仅30nm且不确定，限制了系统的度和重复性。结合线性平台和压电扫描器的独特设计，使Neox在0.1纳米至几毫米测量范围内拥有业界的，线性和重复性。
※ 集成反射光谱仪
共聚焦及干扰法测量薄膜厚度的实际限制约为1μm单层膜。Neox集成了一个反射光谱仪，通过光纤进行薄膜的测量，厚度范围在10nm，可达10层膜。该光纤通过显微目镜成像，因此，薄膜测量点尺寸小可达5微米。测量使用集成的LED光源，可提供样品以及薄膜测量的实时明场影像。
※ 双LED
照明光源内置了两个高功率LED，其中白光LED用于彩色明场观察，薄膜测量，VSI和ePSI。另一个蓝光LED用于高分辨率共聚焦影像和PSI。蓝光LED较短的波长可有效提升水平分辨率至0.15μm(L&S)，并改善PSI噪声为0.01nm垂直分辨率。
※ 高速度 (12.5 fps 共聚焦帧速率)
基于FLCoS微型显示器的高速转换速度和特有的快速共聚焦算法，本设备可达到12.5帧/秒的共聚焦图像帧率，垂直3D扫描达到8层/秒，这意味着3D共焦测量扫描速度范围为0.5至350μm/s。干涉扫描速度为50 fps，即垂直扫描速度高达800μm/s。典型的测量时长，其中包括扫描后的运算，通常小于5秒。
规格：
配置
应用示例：
压力传感器
压力传感器阵列，10x VSI模式，FOV=1mm2
太阳能电池
铝表面粗糙度
棱镜
压力传感器
微透镜阵列
平板显示器Sensofar 3D光学轮廓仪主要功能：
※共聚焦 (Confocal Profiling)
　　共聚焦轮廓仪可以测量较光滑或非常粗糙的表面高度。借助消除虚焦部分光线的共焦成像系统，可提供高对比度的图像。籍由表面的垂直扫描，物镜的焦点扫过表面上的每一个点，以此找出每个像素位置的对应高度(即共聚焦图像)。
　　共聚焦轮廓仪可以由其光学组件实现超高的水平解析度，空间采样可以减小到0.10μm，这是一些重要尺寸测量的理想选择。高数值孔径NA(0.95)和放大倍率(150X和200X)的物镜可测量斜率超过70°的光滑表面。neox具有极高的光效，专有的共聚焦算法可提供纳米级的垂直方向重复性。超长工作距离(SLWD)可测量高宽比较大、形状较陡的样品。※干涉(Interferometry)
   ● PSI 模式 (PSI Profiling)
　　相位差干涉仪 (Phase Shift Interferometers)可以亚纳米级的分辨率测量非常光滑与和连续的表面高度。必须准确对焦在样品上，并进行多步垂直扫描，步长是波长的的分数。PSI算法借助适当的程序将表面相位图转换为样品高度分布图。
　　PSI模式可在所有的数值孔径(NA)下提供亚纳米级的垂直分辨率。放大倍率较小时(2.5X)可以测量较大视场范围，并具有同样的垂直分辨率。但是光波相干长度使其测量范围限制在微米级。PSI算法使neox 得到纳米尺度的形态特征，并以亚纳米尺度对超平滑的表面纹理参数作出评估。
● VSI 模式 (VSI Profiling)
　　白光干涉仪 (White-Light Vertical Scanning Interferometers)可用于测量光滑表面或适度粗糙表面的高度。当样品表面各个点处于焦点位置时可得到干涉条纹对比度。多步垂直扫描样品，表面上的每一个点会通过对焦点，通过检测干涉条纹峰值得到各像素位置的高度。
　　VSI模式可在所有的数值孔径(NA)下提供纳米级垂直分辨率。VSI算法使neox在各放大倍率下得到具有相同垂直分辨率的形态特征。其测量范围在理论上是无限的，尽管在实践中其将受限于物镜实际工作距离。扫描速度和数据采集速率可以非常快，当然这会导致一定程度垂直分辨率损失。※薄膜测量 (Thin Film)
　　光谱反射法是薄膜测量的方法之一，因为它准确、无损、迅速且无需制备样品。测量时，白光照射到样品表面，并将在膜层中的不同界面反射，并发生干涉和叠加效应。结果，反射光强度将显示出波长变化，这种变化取决于薄膜结构不同层面的厚度和折射率。软件将测得的真实光谱同模拟光谱进行比较拟合，并不断优化厚度值，直到实现匹配。
　　Neox也可用作高分辨率的薄膜测量系统，它适用于单层箔，膜或基板上的单层薄膜，而且还可以处理更复杂结构(可至基板上10层薄膜)。可在一秒内测量从10nm到20μm的透明薄膜，厚度分辨率0.1 nm，横向分辨率达5μm。

共聚焦物镜
	5x	10x	20x	50x	100x	150x
工作距离（mm）	23.5	17.5	4.5	1.0	1.0	0.3
NA（数值孔径）	0.15	0.30	0.45	0.80	0.90	0.95
FOV（mm）¹	2546×1509	1270×950	636.61×477.25	254.64×190.90	127.32×95.45	84.83×63.60
空间采样（mm）²	3.32	1.66	0.83	0.33	0.17	0.11
光学分辨率（L&S）（mm）³	0.93	0.47	0.31	0.17	0.15	0.11
坡度⁴	8^o	14^o	21^o	42^o	51^o	71^o
垂直分辨率（nm）⁵	<400	<50	<20	<3	<2	<1
共聚焦帧速率（f/s）	12.5fps
扫描速率（mm/s）	20-320	10-160	5-80	1-16	1-16	0.5-8
一般测量时间（s）⁶	5s

共聚焦物镜
	5x	10x	20x	50x	100x	150x
工作距离（mm）	23.5	17.5	4.5	1.0	1.0	0.3
NA（数值孔径）	0.15	0.30	0.45	0.80	0.90	0.95
FOV（mm）¹	2546×1509	1270×950	636.61×477.25	254.64×190.90	127.32×95.45	84.83×63.60
空间采样（mm）²	3.32	1.66	0.83	0.33	0.17	0.11
光学分辨率（L&S）（mm）³	0.93	0.47	0.31	0.17	0.15	0.11
坡度⁴	8^o	14^o	21^o	42^o	51^o	71^o
垂直分辨率（nm）⁵	<400	<50	<20	<3	<2	<1
共聚焦帧速率（f/s）	12.5fps
扫描速率（mm/s）	20-320	10-160	5-80	1-16	1-16	0.5-8
一般测量时间（s）⁶	5s

干涉物镜
	2.5x	5x	10x	20x	50x	100x
工作距离（mm）	10.3	9.3	7.4	4.7	3.4	2.0
NA（数值孔径）	0.055	0.15	0.30	0.45	0.55	0.7
FOV（mm）¹	5093×3818	2546×1909	1270×950	637×477	254×190	127×95
空间采样（mm）²	6.64	3.32	1.62	0.83	0.33	0.17
光学分辨率蓝光（L&S）（mm）³	2.55	0.93	0.46	0.31	0.25	0.20
光学分辨率白光（L&S）（mm）³	3.04	1.11	0.56	0.37	0.30	0.24
坡度⁴	3.15^o	8.6^o	14^o	21^o	25^o	42^o
垂直分辨率（nm）PSI⁷ 垂直分辨率（nm）ePSI⁷	<0.1nm（PZT 0.01nm）
垂直分辨率（nm）VSI⁷	1nm5mm
垂直范围PSI(mm)	5mm
垂直范围ePSI(mm)	100mm
垂直范围VSI(mm)	10mm
扫描速率（mm/s）	PSI：3-15mm/s VSI/ePSI：4-18mm/s
一般测量时间（s）⁹	PSI：3s VSI：10s ePSI：30s