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ZYGO MetroPro 9.0 参考指南（OMP-0347M）
时间: 2025-10-28浏览次数：
ZYGO MetroPro 9.0 参考指南（OMP-0347M）
ZYGO MetroPro 9.0 参考指南（OMP-0347M）
软件基础与核心架构
1. 基础信息与文档体系
软件定位：适用于 Zygo 精密光学测量设备，提供数据采集、分析、可视化及自动化功能，支持自定义应用配置以适配不同测量场景（如表面形貌、粗糙度、波前分析）。
版本历史：从 1993 年 4.0 版迭代至 2011 年 9.0 版，手册修订记录覆盖各版本功能更新（如 7.10 版新增 FDA 高分辨率分析、8.0 版优化图案编辑器）。
2. 软件架构与层级逻辑
MetroPro 采用嵌套式窗口结构，各组件按 “MetroPro 主窗口→应用窗口→功能窗口（控制 / 数据 / 绘图等）” 层级嵌套，核心组件定义如下：
组件类型 核心功能 示例
MetroPro 主窗口 软件启动后的顶层界面，可加载 / 创建多个应用窗口 显示已加载的应用图标（如 Micro.app）
应用窗口（Application Window） 针对特定测量任务的配置集合，包含控制、数据等子窗口 表面形貌测量应用（含物镜控制、数据显示窗口）
控制窗口（Control Window） 管理测量参数（如激光功率、扫描模式）、触发操作（测量 / 校准） 含 “MEASURE” 按钮、激光光强控制滑块
数据窗口（Data Window） 展示测量数据，支持绘图（3D / 剖面）、结果数值显示 包含填充图（Filled Plot）、剖面结果表格
绘图窗口（Plot Window） 数据可视化工具，如填充图（表面形貌）、剖面 plot（2D 轮廓） 3D 模型图、功率谱密度图（PSD）
控件 / 按钮（Controls/Buttons） 控制参数调节（如滤波类型、单位选择）、触发特定功能 “Auto Focus” 按钮、“Filter Type” 下拉控件
3. 基础操作规范
键盘与鼠标操作：
快捷键：F1 触发测量、F5 自动调节光强、Ctrl+Alt+Delete 退出软件；
鼠标功能：右键唤起菜单、中键移动窗口、左键选择 / 触发（如按钮点击、文本输入）。
文件管理：
支持 10 类核心文件格式，含应用配置（.app）、测量数据（.dat）、掩模（.mas）、脚本（.scr）等；
文件命名规则：首字符为字母 / 数字，支持下划线与句号，最长 20 字符（7.4 版后），建议添加扩展名（如 “Sample01.dat”）；
目录操作：通过 “File Handler” 对话框创建 / 切换目录，支持跨驱动器文件访问。
窗口控制：支持窗口移动、缩放、层叠、关闭（转为图标），可通过 “Window Control” 菜单执行隐藏、重命名、删除等操作。
核心功能模块详解
1. 应用管理（Working With Applications）
应用是 MetroPro 的核心任务单元，可自定义配置以适配不同测量需求，核心操作包括：
（1）应用类型与加载
类型分类：
标准应用：软件预装（如 “Micro.app” 用于显微测量），写保护，需通过用户目录复制后修改；
自定义应用：基于现有应用修改（如调整控件位置、新增绘图）或从零创建。
加载流程：通过 MetroPro 主窗口右键菜单→“Load Application”，在文件浏览器中选择.app 文件，支持同时加载多个应用（最多 3 个可同时打开）。
（2）应用配置与保存
核心组件配置：
控制窗口：添加测量参数控件（如物镜选择、扫描长度）、功能按钮（如 “Calibrate” 校准）；
数据窗口：添加绘图（如填充图、剖面 plot）、结果数值框（如 PV 值、RMS 值）；
其他窗口：报告窗口（生成测量报告）、视频监控窗口（实时显示测量区域）。
保存规则：
“Save Application”：首次保存时指定名称与路径（如 “Custom_Surface.app”）；
“Re-save Application”：覆盖当前应用配置，无需重新选择路径；
锁定应用：按Ctrl+Shift+L可锁定应用（防止误改），支持密码保护（4-13 位字母 / 数字）。
2. 掩模编辑器（Mask Editor）
掩模用于定义测量区域（包含 / 排除特定区域），支持 4 类掩模类型，适配不同测量场景：
（1）掩模类型与功能
掩模类型 应用场景 核心作用
Default（默认掩模） 常规测量 未定义其他掩模时默认生效，覆盖整个相机视场
Acquisition（采集掩模） 数据采集阶段 排除干扰区域（如边缘衍射、低反射率区域），减少数据量以提升速度
Test/Reference（测试 / 参考掩模） 区域对比测量 定义 “测试区域” 与 “参考区域”，用于同一零件不同区域的差异分析（如表面平整度对比）
（2）掩模创建与编辑
基础操作：点击 “Mask Data” 按钮打开编辑器，支持绘制圆形、矩形、多边形等图形，通过 “Fill/Unfill” 控制区域是否纳入分析（填充区域为有效区域）；
高级功能：
自动孔径（Auto Aperture）：根据数据自动生成圆形 / 矩形掩模，可设置中心位置（如数据质心、固定坐标）、内外径比例；
基准点（Fiducials）：定义参考标记点，用于零件对齐（如多数据组拼接时的位置校准），支持保存为.fid 文件复用。
3. 图案编辑器（Pattern Editor）
针对带可编程电机载物台的仪器，用于定义自动测量的位置序列，支持 3 类图案类型：
（1）图案类型与参数
图案类型 适用场景 核心参数
Rectangular（矩形） 规则阵列测量（如晶圆多个芯片） 行数 / 列数、行间距 / 列间距、运动顺序（蛇形 / 光栅）
Circular（圆形） 圆形区域测量（如透镜表面） 圆数量、径向点数量、半径范围（Radius 1/Radius 2）
Free Rect（自由矩形） 不规则位置测量 手动添加 / 编辑位置坐标，支持在线（载物台移动后捕获位置）/ 离线（直接输入坐标）创建
（2）图案运行与控制
运行设置：指定每个位置的操作（测量 / 运行脚本）、暂停时间（Pre-Pause/Post-Pause）、错误处理（重试 / 跳过 / 终止）；
位置管理：通过 “Position Editor” 编辑位置（包含 / 排除特定点），“Position Status” 查看各位置测量状态（通过代码标识：P = 合格、F = 失败、?= 未测量）。
4. 绘图功能（Filled Plot & Profile Plot）
绘图是数据可视化核心，最常用的 “填充图（Filled Plot）” 与 “剖面图（Profile Plot）” 配合使用，覆盖 3D 表面与 2D 轮廓分析：
（1）填充图（Filled Plot）
功能定位：显示 3D 表面形貌，以颜色区分高度差异（如光谱色表示不同高度区间）；
控制器功能：
颜色设置：支持 16 色 bands、灰度、CMYK 等配色，“Color Fit” 优化单一颜色占比过高的数据显示；
切片工具（Slice）：绘制线性 / 径向 / 圆形切片，定义剖面图的分析路径；
峰值标记（Show PV）：标记表面最高（Peak）与最低（Valley）点，显示 PV 值；
极限显示（Limit）：结合 PV 结果的上下限，超限时以红色高亮显示。
（2）剖面图（Profile Plot）
功能定位：显示切片路径上的 2D 高度轮廓，支持精确数值分析；
核心操作：
轴缩放：固定 X/Y 轴范围（如 Y 轴设为 0-100nm），或自动适配数据范围；
检查工具（Inspect）：移动十字光标读取任意点的坐标（X = 距离、Y = 高度），计算两点间距（xDst）与高度差（yDst）；
结果导出：将剖面数据导出为文本（CSV/Tab 分隔）或图片（BMP/TIF）。
5. 仪器控制（Instrument Control）
涵盖设备校准、误差修正、光强调节等关键操作，确保测量精度：
（1）自动功能
Auto Focus（自动对焦）：适用于带电机 Z 轴的设备，通过 “Focus Max Adjust” 设置对焦范围，“Focus Min Mod” 设置最小调制阈值（确保对焦精度）；
Auto Tilt（自动调倾）：针对带俯仰 / 滚转电机的载物台，调节零件角度以减少条纹倾斜，“Auto Tilt Iterations” 设置调节次数（建议 2-3 次以确保收敛）；
Auto Null（自动消零）：用于球面零件测量，调节 X/Y/Z 轴使干涉条纹最小化，需输入球面标称曲率半径（Nominal RadCrv）。
（2）校准与误差修正
横向校准（Lateral Calibration）：
目的：建立相机像素与实际长度的对应关系（如 1 像素 = 2.5μm），需使用 Zygo 标准校准件；
流程：在 “Lateral Calibrator” 窗口绘制校准线，输入实际长度（如 1mm），保存校准参数；
系统误差修正（Error Removal）：
方法：测量高精度标准件（如≤2Å RMS 的参考平面），保存为系统误差文件（.dat），通过 “Subtract Sys Err” 控制启用误差减法；
适用场景：消除仪器自身 aberrations（如干涉仪光学系统误差），提升测量精度。
（3）光强控制
手动调节：按 F4 打开光强窗口，通过+/-（精细）、*/（粗调）键调节，确保饱和像素（Saturation）低于阈值（默认≤4 个）；
自动调节：按 F5 启动 AGC（自动增益控制），自动适配零件反射率，优化信号噪声比，“Target Range” 设置光强离饱和的安全裕度（默认 0.1）。
数据处理与结果输出
1. 数据格式与转换
支持多种数据格式的导入 / 导出，适配不同分析场景：
二进制格式：.dat（原始测量数据，含相位 / 光强矩阵）、.app（应用配置）、.mas（掩模）；
文本格式：.csv（逗号分隔，用于 Excel 分析）、.rep（报告文件）、.zfr（泽尼克多项式，CODE V 格式）；
通用格式：支持与光学设计软件交互，如 CODE V（.wfr/.sur）、ZEMAX（网格矢高数据）、OSLO 兼容文件。
2. 结果与报告
结果类型：涵盖表面形貌（PV、RMS、Ra）、波前分析（泽尼克系数、赛德尔系数）、几何参数（曲率半径、倾斜角）等，支持自定义结果的单位（英制 / 公制 / 光学单位如波长）；
报告生成：
报告窗口（Report Window）：添加结果数值、属性（如测量时间、操作员 ID）、注释文本，保存为.rep 文件；
Q-DAS 报告：适配 Q-DAS 质量分析系统，支持 Gage-Type 1/3 研究（测量系统重复性分析），输出.dfq（合并文件）或.dfd/.dfx（拆分表头 / 数据文件）。
关键术语注解
QPSI™：Zygo 专利快速相移干涉技术，快门速度 5ms，抗振动能力强，无需复杂隔振；
FDA（Frequency Domain Analysis）：频域分析技术，用于白光扫描干涉仪，通过傅里叶变换提取多波长相位信息，解决 2π 相位模糊问题；
泽尼克多项式（Zernike Polynomials）：用于拟合波前误差，MetroPro 支持 37 项（Coef 0-Coef 36），可导出为 CODE V 格式；
BRDF（Bidirectional Reflectance Distribution Function）：双向反射分布函数，用于分析表面反射特性，需输入入射角（Incident Angle）与散射角（Scattering Angle）。
