光学表面轮廓仪是一种用于对各种精密器件、材料表面及生物微结构等进行高精度测量的精密仪器。它是以光学显微、干涉、相位恢复原理,对目标表面进行非接触式测量,从而重建目标的表面形貌。近年来光学表面轮廓仪开始广泛应用于半导体材料计量和生物医学成像,例如微纳材料形貌测量、芯片缺陷检测、细胞结构重构、金属表面探伤等等。它所涉及到的技术指标有分辨率、灵敏度、测量范围、测量通量、二维或三维重建等。其中灵敏度是指可以测量的最小结构厚度。无论是对超薄2D材料、微结构材料的研发与大规模生产,还是对细胞和组织结构病变的研究探索,3D形貌测量都是必不可缺的。如在电子半导体晶圆制造领域,表面轮廓的检测是衡量光刻蚀质量的重要环节,其结果直接反映了产品合格率。又如最近的研究表明,检测到的红细胞膜的表面振动,直接关联着细胞活性与运氧能力,这与多种疾病(如贫血和感染)有关。 本团队致力于开发国际最尖端的光学精密测量仪器,通过与香港中文大学激光计量与生物医学实验室(https://www.lambcuhk.org/)合作,应用先进的定量相位成像技术,成功率先开发了便携式3D高精度光学轮廓仪(Portable Optical Precision Profilometer, POPP)。相对于传统的白光干涉显微技术、激光共聚焦显微技术、全息显微技术,其优势在于在保证高分辨的同时,拥有更快的测量速度与更加稳定的系统。此外,POPP有着更加广泛的用途,特殊的设计使得它既可用于材料形貌的检测,又可用于细胞和组织结构的活体测量,无须对生物组织切片进行化学染色处理。POPP测量精准、测量速度已达到甚至高于同类产品。它有着较低的制造成本、轻巧(重量低于4 公斤)的重量、较小的尺寸(长宽高约30 厘米 x 35 厘米x 10厘米),使得其安装方便,利于便于集成。
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