duwaaa粗糙度(編輯修改稿)
2024-08-31 09:28 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 meandeviationoftheprofile)Ra 為取樣長度內(nèi)輪廓偏距絕對值的 算術(shù)平均值(如圖1所示)[3]: Ra= 1 n∑ n i=1 |yi| (1) yi 為基于中線的表面輪廓高度,n為所取的輪廓偏距數(shù)。 圖1 表面粗糙度Ra 示意圖 微觀不平度十點高度(Tenpointheightofirregularities)Rz 是指在取樣長度內(nèi)五個最大的輪廓峰高 的平均值和五個最大的輪廓谷深的平均值之和。 Rz= ∑ 5 i=1 ypi+∑ 5 i=1 ( yvi)/5 (2) 輪廓最大高度(Maximumheightoftheprofile)Ry 為取樣長度內(nèi)輪廓峰頂線與輪廓谷底線之間的距 離: Ry= maxRi(0≤ i≤ k) Ri= ypi+ y = = vi (3) 式中,ypi,yvi 分別為第i個輪廓峰高和第i個輪廓谷深,k為取樣長度內(nèi)的峰谷個數(shù)。 由于實際需要,為了更好地表征樣品表面的幾何形狀,經(jīng)常還需測量面粗糙度。面粗糙度中與微觀不 平度高度特性有關(guān)的三個表面粗糙度評定參數(shù)Ra、Rz、Ry 公式與線粗糙度的公式類似,所不同的是面粗 糙度公式包含X、Y兩個方向。由于篇幅有限,這里就不再重復(fù)給出。 AFM 儀器系統(tǒng) AFM 的工作原理是基于原子與原子之間的相互作用力。當一根十分尖銳的微探針在縱向充分逼近 樣品表面至數(shù)納米甚至更小間距時,微探針尖端的原子和樣品表面的原子之間將產(chǎn)生相互作用的原子力。 原子力的大小與間距之間存在一定的曲線關(guān)系。通過檢測原子間的作用力可以獲得樣品表面的微觀形貌。 AFM 通過光電探測器把這種作用力信息轉(zhuǎn)化為電壓信息,最后顯示為灰度圖。只要讀取AFM 圖像中某 26 光學(xué)儀器第25卷 條掃描線(橫向或縱向)或者某個區(qū)域的灰度值并將其還原為高度值。然后根據(jù)線粗糙度或面粗糙度的 Ra、Rz、Ry 表達式就可以求出相應(yīng)的線或面粗糙度值。 圖2所示為AFM 的機、光、電、算系統(tǒng)框圖。通過光束偏轉(zhuǎn)法將微弱的原子力轉(zhuǎn)化為放大的偏轉(zhuǎn)位移 量,由位置敏感元件(PSD)接收反射光束。然后經(jīng)過前置放大電路將PSD輸出的光電流信號放大并轉(zhuǎn)化 為電壓信號,再通過A/D接口將電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸入計算機,從而顯示出樣品形貌。同時計算機 通過D/A接口控制掃描電路,實現(xiàn)樣品相對于探針的橫向掃描(即XY掃描)。掃描采用恒力模式,即探針 與樣品在掃描過程中保持一定的縱向即(Z向)間距,為此引入了比例積分微分(PID)反饋控制電路 系統(tǒng)[2]。為有效實現(xiàn)AFM 微探針的安裝、激光光斑的對準,以及探針樣品間的微進給等操作,引入了 CCD顯微攝像監(jiān)控系統(tǒng),在監(jiān)視器監(jiān)控下,這些
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