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表面从本质上讲是三维的。然而,目前的绝大部分标准和测量仪器仍然是基于二维轮廓曲线的,这种二维曲线无法真实的反映表面的所有特征,由其得出的评定参数也因此无法真实地反映表面的功能特性。三维表面形貌的统计分析更具稳健性,它可以给出较小的参数偏差。实验表明,在同一表面对来自不同轮廓的参数测量,其差异可达50%。只有当表面满足各向同性和均-一性时,在任何位置和方向的轮廓才能表示表面。因为三维表面评价的优越性及表面形貌的评价正由二维向三维转变,这里介绍现对而言比较成熟的几个三维评价方法。
扫描电于显微镜(SEM)
扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)简称扫描电镜,是利用电子束在样品表而扫描激发出来代表样品表面特征的信号成像的。扫描电子显微镜(SEM)是由热阴极电子发射出的电子在电场作用下加速,经过2-3个电磁透镜的作用,在样品表而聚焦成为较细的电子束小直径为1-10nm)。场发射扫描电子显微镜的分辨率可达到1nm,放大倍数可达到15万-20万倍,还可以观察样品表面的成分分布情况。
光学探针式测量方法:光学探针式测量方法原理上类似于机械探针式测量方法,只不过探针是聚集光束。根据采用的光学原理不同,光学探针可分为几何光学原理型和物理光学原理型两种。几何光学探针利用像面共轭特性来检测表面形貌,有共焦显微镜和离焦检测两种方法:物理光学探针利用干涉原理通过测量程差来检测表面形貌,有外差干涉和微分干涉两种方法。光学探针是非接触测量,,但需要一套高精度的调焦系统。
扫描电子显微镜:扫描电子显微镜(SEM, Scanning electronic microscope)利用聚焦得非常细的电子束作为电子探针。当探针扫描被测表面时,二次电子从被测表面激发出来,二次电子的强度与被测表面形貌有关,因此利用探测器测出二次电子的强度,便可处理出被测表面的几何形貌。SEM既可以用于pum量级结构的测量,也可用于nm量级结构的测量。它比较适合于定性测量,不能精确测定微小结构在纵向的尺寸。此外,它的电子束还会使某些对电子束敏感的样品产生辐射损伤。
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