ZYGO 與原子力顯微鏡（AFM）的互補(bǔ)性

在納米到微米尺度的表面形貌表征領(lǐng)域，ZYGO ZeGage Pro光學(xué)輪廓儀和原子力顯微鏡（AFM）是兩種核心但原理迥異的技術(shù)。它們并非簡(jiǎn)單的替代關(guān)系，而是具有強(qiáng)烈的互補(bǔ)性。理解各自的特點(diǎn)和適用范圍，有助于用戶根據(jù)具體的科學(xué)或工程問題，選擇zui jia工具或組合使用，以獲得全mian表面信息。

• 原理：基于白光干涉的光學(xué)測(cè)量，非接觸。

  
  

• 垂直測(cè)量范圍：大，從<1 nm 到數(shù)毫米。

  
  

• 橫向測(cè)量范圍：大，單次測(cè)量從幾百微米到數(shù)毫米，拼接后更大。

  
  

• 垂直分辨率：亞納米級(jí)（在理想光滑表面）。

  
  

• 橫向分辨率：光學(xué)衍射極限限制，通常約0.3-0.5微米（取決于物鏡NA）。

  
  

• 測(cè)量速度：快，單次測(cè)量通常幾秒到幾十秒。

  
  

• 對(duì)樣品要求：需要一定的光反射信號(hào)，對(duì)透明、高反光、強(qiáng)散射表面有挑戰(zhàn)但可應(yīng)對(duì)。

  
  

• 測(cè)量環(huán)境：通常在大氣環(huán)境下，也可適配于某些控制環(huán)境。

  
  

• 主要優(yōu)勢(shì)：大范圍、高速度、非破壞、易操作、可測(cè)粗糙表面、三維全場(chǎng)數(shù)據(jù)。

  
  

• 原理：基于探針與樣品表面的原子間相互作用力，機(jī)械接觸或非接觸模式。

  
  

• 垂直測(cè)量范圍：通常<10微米。

  
  

• 橫向測(cè)量范圍：小，通常<100微米×100微米。

  
  

• 垂直分辨率：亞埃級(jí)（0.01 nm）。

  
  

• 橫向分辨率：原子級(jí)（在接觸模式下可達(dá)原子分辨率）。

  
  

• 測(cè)量速度：慢，單次掃描通常數(shù)分鐘到數(shù)十分鐘。

  
  

• 對(duì)樣品要求：幾乎無限制（導(dǎo)體、絕緣體、生物樣品等），但表面不能太粗糙（以免損壞探針）。

  
  

• 測(cè)量環(huán)境：大氣、液體、真空均可，環(huán)境控制靈活。

  
  

• 主要優(yōu)勢(shì)：ji高的橫向和縱向分辨率、可測(cè)量原子/分子級(jí)結(jié)構(gòu)、可測(cè)量局部力學(xué)性能（模量、粘附力）。

  
  

1. “先宏觀，后微觀"的偵cha策略：

   
   

• 使用ZeGage Pro快速對(duì)大區(qū)域（毫米級(jí)）進(jìn)行掃描，定位感興趣的局部特征（如一個(gè)特定的缺陷、顆粒、紋理區(qū)域）。

  
  

• 然后，使用AFM對(duì)選定的微小區(qū)域（微米級(jí)）進(jìn)行超高分辨率成像，觀察其原子/分子排列或納米級(jí)細(xì)節(jié)。

  
  

2. “形貌+性能"的組合表征：

   
   

• 用ZeGage Pro測(cè)量樣品整體的三維形貌、粗糙度、臺(tái)階高度等幾何參數(shù)。

  
  

• 用AFM測(cè)量特定位置的納米級(jí)形貌，并同時(shí)進(jìn)行納米壓痕、 scratching 或摩擦磨損測(cè)試，獲取該位置的局部機(jī)械性能，建立微區(qū)形貌與性能的關(guān)聯(lián)。

  
  

3. 應(yīng)對(duì)不同表面特性的分工：

   
   

• 對(duì)于非常光滑的表面（如磁頭、超精密光學(xué)元件）：需要原子級(jí)平整度評(píng)估時(shí)，用AFM。需要評(píng)估大面積面形誤差時(shí)，用ZeGage Pro。

  
  

• 對(duì)于粗糙或陡峭的表面：用ZeGage Pro，因?yàn)锳FM探針可能無法跟蹤或損壞。

  
  

• 對(duì)于柔軟、易損傷或生物樣品：AFM的輕敲模式或液體環(huán)境模式更合適。ZeGage Pro的光學(xué)測(cè)量也可能適用，但需注意信號(hào)強(qiáng)度。

  
  

• 對(duì)于需要統(tǒng)計(jì)信息的表面（如平均粗糙度、缺陷密度）：用ZeGage Pro進(jìn)行快速、大面積的統(tǒng)計(jì)測(cè)量更高效。

  
  

4. 跨尺度的關(guān)聯(lián)研究：

   
   

• 在研究從納米結(jié)構(gòu)到微米結(jié)構(gòu)的自組裝、涂層生長(zhǎng)、腐蝕過程時(shí)，結(jié)合兩種技術(shù)可以覆蓋從分子尺度到工程尺度的完整演變過程。

  
  

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