白光干涉3D轮廓仪作为纳米级精密测量的利器，核心在于其利用白光干涉原理。照明光束经半反半透分光镜分成两束光，一束投射到样品表面，另一束投射至参考镜表面。两束反射光再次汇合并在CCD相机感光面形成干涉条纹。通过分析这些条纹的明暗度及位置信息，仪器能精确解析出被测样品表面的相对高度，从而重建三维形貌。

01 核心硬件组成

（1）光学成像系统

光学成像系统通常采用无限远光学设计，由显微物镜和成像目镜组成。物镜配备多种倍率（常见标配为10×，可选配2.5×、5×、20×、50×乃至100×），并辅以光学变焦模块（如0.5×标配，可选0.375×、0.75×、1×），以适应从超光滑到粗糙的各种表面类型，并提供不同的视场和分辨率。

（2）垂直扫描系统

此系统负责驱动物镜进行纳米级精度的垂直移动。它通常采用压电陶瓷（PZT）驱动器并结合闭环反馈控制，以实现亚纳米级的分辨率（可达0.1nm）和稳定的重复性。其扫描范围可达10mm。

（3）隔振系统

高精度测量极易受环境振动干扰。因此，设备通常配备双通道气浮隔振系统，有效隔离频率2Hz以上的地面振动。部分设计还包含声波隔振防护，通过将仪器外壳与内部运动机构分离，隔离声波振动传导。

（4）XY位移平台

样品台需具备高精度和稳定性。常见配置为电动控制的XY平台，移动范围可达50×50mm，负载能力约10kg，自动调平（如±12°俯仰倾斜）和真空吸附功能，特别适用于半导体晶圆等样品的稳定装夹。

02 主要功能特点

（1）高精度与高重复性

得益于光学干涉原理、精密Z向扫描和3D重建算法的结合，其垂直分辨率可达0.1nm，台阶高度精确度可达0.1%，实现了亚纳米级的测量，重复性优异。

（2）非接触无损测量

白光干涉技术意味着测量过程不接触样品表面，完全无损，非常适合测量软质材料（如聚合物、生物样本）、精密器件以及光滑表面。

（3）自动化与智能化操作

•   自动对焦、自动找干涉条纹、自动调亮度。

•   编程与批量测量：可预设测量程序，实现一键式多区域自动测量和批量分析。

•   自动拼接功能：支持方形、圆形、环形、螺旋形等多种模式的大面积自动拼接测量，可无缝整合数千张图像，克服单视场局限。

（4）强大的分析软件

•   数据处理：校平、去噪、滤波、区域提取等。

•   参数分析：提供涵盖ISO、ASME、EUR、GBT等标准的数百项2D/3D参数，支持粗糙度、轮廓尺寸、结构、频率、功能等多维度分析。

•   结果输出：支持Word、Excel、PDF等多种格式的数据报表导出。

03 典型应用领域

1.  半导体制造与封装：测量晶圆表面形貌、薄膜厚度、键合线、引线框、焊点高度、表面缺陷、刻蚀深度等工艺检测。

2.  微机电系统（MEMS）：对微器件的表面形貌、台阶高度、应力、磨损情况进行表征和分析。

3.  精密光学与显示：测量光学元件表面质量、玻璃屏及其精密配件的粗糙度、平面度、波纹度以及微划痕等。

4.  材料科学：分析微纳材料、陶瓷基板、金属摩擦磨损、腐蚀情况、孔隙间隙、弯曲变形等表面形貌特征。

5.  汽车零部件：用于精密零部件表面的粗糙度、磨损深度、涂层厚度等的检测。

6.  科研与高校：在航空航天、生命科学等领域的研究中，进行高精度的表面微观形貌测量和分析。