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Zygo NewView 9000 3D 光学轮廓仪技术
时间: 2025-10-28浏览次数：
Zygo NewView 9000 3D 光学轮廓仪技术
Zygo NewView 9000 3D 光学轮廓仪技术
基础信息与型号区分
1. 核心型号
NewView 9000 系统提供两种基础配置，核心差异在于是否包含隔振组件：
型号（ZYGO P/N） 配置说明 适用场景
6311-0100-01 含隔振系统（isolation） 振动敏感环境（如实验室多设备区域、精密制造车间）
6311-0100-11 不含隔振系统（w/o isolation） 已配备外部隔振平台的场景（如专用光学实验室）
2. 测量技术原理
采用3D 相干扫描干涉技术（Coherence Scanning Interferometry） ，结合 Zygo 专利的SureScan™技术与相移干涉技术（Phase Shifting Interferometry） ，实现非接触式表面高度数据采集：
优势：兼顾 “大扫描范围” 与 “高垂直分辨率”，可测量透明 / 不透明、光滑 / 粗糙等多种表面，无需样品预处理。
核心硬件配置
NewView 9000 的硬件围绕 “高精度光学成像 + 灵活运动控制” 设计，关键组件参数如下：
1. 光学系统
（1）物镜与变焦组件
组件 具体参数 特点
物镜 放大倍率：1.0X–100X；
类型：标准工作距离、长工作距离（可选）；
适配性：需参考 “Nexview & NewView 9000 系列物镜图表” 覆盖从 “大视场低倍” 到 “小视场高倍” 需求，长工作距离物镜适配厚样品 / 复杂夹具
物镜安装方式 可选 3 种：
1. 单物镜燕尾槽（Single objective dovetail）；
2. 手动编码 4 位转台（Manual Encoded 4-position turret）；
3. 电动 4 位转台（Motorized 4-position turret） 电动转台支持自动化物镜切换，适配批量样品测量；手动转台成本更低，适合固定场景
光学变焦 标配：电动 3 位编码变焦转台（含 1.0X 变焦管）；
可选：0.5X、0.75X、1.5X、2.0X 变焦组件 变焦与物镜配合扩展视场范围，编码设计确保变焦位置重复性
（2）视场与照明
视场范围（Field of View）：0.04×0.04mm（高倍物镜 + 高变焦）~17.49×17.49mm（低倍物镜 + 低变焦），支持视场拼接（Integrated field stitching） ，可测量超视场大尺寸样品；
照明系统：白光 LED 光源，配备手动视场光阑（field stop）、孔径光阑（aperture stop）与光谱滤光片，可调节照明强度与光谱范围，适配不同反射率样品。
（3）图像采集
测量阵列（像素）：4 种可选 ——1600×1200（高分辨率）、1000×1000、1000×600、1000×200（高速采集）；
样品观察：Mx 软件内置集成视窗（Integrated view window），实时显示样品图像，辅助对焦与区域定位。
2. 运动控制系统
（1）Z 轴驱动（聚焦与扫描）
组件 参数 功能
精密压电驱动（Piezo drive） 垂直扫描范围：150μm；
控制方式：闭环电容规（Closed loop capacitance gauge）；
安全设计：含碰撞保护（crash protection） 用于高精度垂直扫描，获取表面高度数据，电容规确保扫描精度
Z 轴聚焦台（Z-Drive Stage） 行程：100mm；
分辨率：0.1μm；
聚焦方式：电动手动 / 自动聚焦（带通镜聚焦辅助） 用于样品粗对焦与大高度范围调整，自动聚焦功能提升操作效率
（2）样品载物台
提供 “手动” 与 “电动” 两种配置，满足不同自动化需求：
载物台类型 XY 轴行程 倾斜范围（Tilt） 额外功能
手动载物台 100mm ±3° 基础定位，成本低
电动载物台 150mm ±3° 支持自动化多位置测量，可选 “编码 XYZ” 配置（提升定位重复性）
3. 系统控制与软件
控制计算机：i7 处理器，1080P 显示器；
操作系统：Microsoft Windows 10（64 位）；
软件：ZYGO Mx v7.2.0 及以上版本，支持数据采集、3D/2D 可视化、粗糙度分析（如 Sq、Ra）、台阶高度计算等功能。
关键性能指标（实验室条件下）
性能参数基于 ISO 标准（25178-601、25178-604、5436-1），采用标准样品验证，核心指标如下：
性能类别 具体参数 备注
垂直扫描范围 150μm（压电驱动）；20mm（Z 轴扩展扫描） 扩展扫描适配大台阶高度样品（如 20mm 厚样品）
表面形貌重复性（1） 0.08nm SmartPSI 模式、1 秒采集、全视场 + 3×3 中值滤波
RMS 粗糙度（Sq）重复性（2） 0.008nm 即 “垂直分辨率”，同上述测量条件，反映表面细节测量精度
光学横向分辨率（3） 0.34μm（100X 物镜） 基于斯派罗准则（Sparrow criterion），物镜倍率越高，横向分辨率越高
数据扫描速度（4） 171μm / 秒（1000×200 阵列） 速度随 “测量阵列大小”“采集模式” 变化，小阵列适配高速测量
台阶高度重复性（5） 0.1%（1σ） 用 1.8μm、24μm Zygo 认证台阶标准件验证
台阶高度精度（6） 0.3% 仅含仪器贡献的不确定度，基于压电驱动测量
样品适配范围
NewView 9000 支持多种类型样品，适配参数覆盖 “材质、尺寸、表面特性” 等关键维度：
样品特性 适配参数 说明
材质 不透明（金属、硅片）、透明（玻璃、聚合物）、镀膜 / 未镀膜、光滑 / 粗糙表面 白光 LED 与滤光片适配低反射率样品（最低 0.05% 反射率）
样品高度 最大 89mm；可通过 “镜头支架 / 龙门 risers” 扩展 需注意物镜工作距离，避免样品与物镜碰撞
表面斜率 光滑表面：最大 55°（100X 物镜）；
散射表面：最大 85° 高斜率样品需选择合适物镜，避免数据缺失
样品质量 最大 3.5kg 保护载物台运动精度，过重样品需定制承载组件
环境要求
为确保测量精度，需满足以下环境条件，核心控制 “温度、振动、声学” 干扰：
环境类别 要求 目的
温度 15–30°C；温度变化率 < 1.0°C/15 分钟 避免材料热变形影响光学系统与样品
湿度 5%–95% 相对湿度，无冷凝 防止光学元件结露、金属部件锈蚀
振动隔离 标配隔振系统（型号 6311-0100-01）；
振动范围：1Hz–120Hz；
振动标准：需满足 VC-C 级及以上 振动会导致干涉条纹模糊，影响高度数据精度
声学环境 NC30 级及以上（噪声≤30 分贝） 避免声波振动传递至设备，干扰精密运动组件
核心备注与适用场景
规格时效性：技术参数可能未经通知变更，实际配置需以 Zygo 官方最新文档为准；
适用场景：
科研领域：MEMS 器件表面粗糙度、微结构台阶高度、生物材料表面形貌分析；
工业领域：半导体晶圆平整度、光学元件面形误差、精密模具表面质量检测；
校准要求：需定期用 Zygo 认证标准件（如台阶高度标准件、参考平面）校准，确保性能指标稳定。
