干涉顯微鏡測量表面粗糙度的空間分辨能力測量儀器
表面形貌檢測結果分析
納米機械加工表面微觀形貌檢測方法
(1)測量方向對測量結果的影響
測量方向主要對二維輪廓曲線的數據分析影響較大，金剛石車削加
工的超光滑表面的AFM的表面形貌圖，在該圖上截取了沿切削方向（進
給方向）及垂直于切削方向的輪廓，并計算了粗糙度Ra值。顯然在沿切
削方向的粗糙度值高出垂直切削方向值的一倍。因此對于金剛石車削加
工的超光滑表面，由于表面上車削加工痕跡有一定的規律，當垂直于切
削方向截取輪廓線測量時，表面起伏較大，測得的表面粗糙度值較大，
而當平行于切削方向截取輪廓曲線測量時，測得的表面粗糙度值較小，
它們之間差值一般受切削參數的影響。因此說，在測量過程中，測量方
向對不同加工方法加工的試件的影響是不一樣的。一般情況下，要選擇
垂直于加工方向的測量方向進行檢測，使取樣長度內包含的峰谷數較多
；如果無法判斷加工方向，那么就要多測幾組數據，比較后選取較大的
為測量值
(2)空間分辨率對測量結果的影響
觸針式輪廓儀和AFM都屬于接觸法測量，空間分辨率主要由觸針針
尖尺寸和幾何形狀決定，而干涉顯微鏡屬于非接觸測量，空間分辨率取
決于物鏡放大倍率。對于觸針法測量，觸針復制原始表面特征的能力要
視針尖尺寸與形狀而定。針尖尺寸小，復制表面特征的能力就強，容易
得到真實表面輪廓。隨著針尖半徑增大，會濾掉一些微小的表面特征，
復制的表面輪廓將變形，造成測量的表面粗糙度參數值過低：”1。
AFM的觸針尺寸很小，接近原子半徑，因此用AFM檢測所得結果更精
確。干涉顯微鏡測量表面粗糙度的空間分辨能力d取決于光源波長A及顯
微鏡物鏡的數值孔徑A，
當表面的精細結構，如峰峰之間間距a》d時，在顯微鏡中只能看到
一點，無法分辨出表面結構，影響了對表面形貌的真實反映。AFM的縱
向分辨率優于0.01 nm，橫向分辨率優于0.1 nm；而干涉顯微鏡的縱向
分辨率為0.1 nm，橫向分辨率在微米量級。干涉顯微鏡的掃描中將忽略
比橫向分辨距離小的一些表面微小特征，而AFM則能掃描到這些微小特
征中的很大一部分，所以AFM測得的表面粗糙度數值比較大。
