探针式轮廓仪的选购指南

选购探针式轮廓仪是一项重要的投资决策，尤其在精密制造、半导体、科研和质量控制领域。选择合适的设备不仅能确保测量精度，还能提升工作效率和数据可靠性。以下是详细的探针式轮廓仪选购指南，供参考：

一、明确测量需求

1.测量参数：确定测量内容，如表面粗糙度（Ra、Rz）、台阶高度、沟槽深度、波纹度或3D形貌。

2.应用领域：用于质量控制、研发、教学还是高精度科研？不同场景对精度和功能要求不同。

3.样品类型：金属、陶瓷、塑料、半导体、薄膜等，软质材料需注意探针压力避免损伤。

二、核心性能参数

1.垂直分辨率（Z轴）：

决定小可检测高度变化，一般应≤0.1 nm~1 nm。

高精度应用（如光学元件、半导体）建议选择≤0.1 nm。

2.水平分辨率（X轴）：

影响轮廓细节还原能力，通常为0.01μm~0.1μm。

3.垂直测量范围（Z行程）：

常见100μm、500μm、1 mm、10 mm。

粗糙度测量选100~500μm；台阶或深槽测量需≥台阶高度的1.5倍。

4.扫描长度（X行程）：

标准为10 mm、50 mm、100 mm或更长。

大尺寸工件需选择长行程或带自动平台的型号。

三、探针与触力选择

1.探针尖端半径：

常用2μm、5μm、10μm。

小半径（2μm）适合精细结构，但易磨损；大半径更耐用，适合粗糙表面。

探针材质：金刚石常用，耐磨性好。

2.触针力：

一般为0.5 mN~2 mN。

软质材料（如聚合物、涂层）应选低触力探针（≤0.5 mN）以防划伤。

四、传感器类型

1.电感式传感器：稳定、耐用，适合常规工业应用。

2.电容式传感器：分辨率高，但对环境敏感。

3.干涉式传感器：超高精度（亚纳米级），用于科研级测量，价格较高。

五、驱动与移动系统

1.驱动方式：步进电机或压电陶瓷驱动，后者精度更高。

2.导轨精度：空气轴承导轨优于机械导轨，减少摩擦和振动。

3.自动Z轴定位：高端机型配备自动聚焦或激光对焦，提高效率。

六、软件功能

1.数据处理能力：

是否支持ISO、ASME等国际标准（如ISO 4287、ISO 13565）。

可计算Ra、Rz、Rq、Rt、Rsk、Rku等参数。

2.滤波功能：具备高通、低通、高斯滤波，可分离粗糙度与波纹度。

3.图形显示：支持2D轮廓图、3D表面图、截面分析、统计报表。

4.自动化功能：多点测量、自动判别、SPC统计过程控制、报告生成。

七、样品台与夹具

1.手动vs自动平台：

手动平台成本低，适合单点测量。

自动XY平台可编程多点扫描，适合批量检测。

2.调平功能：自动调平系统可减少人为误差。

3.特殊夹具：如旋转台（测圆柱面）、应力卡盘（测薄膜应力）等按需选配。

八、环境适应性

1.防振要求：高精度测量需配备防振台。

2.温度稳定性：实验室环境应控制温湿度，避免热漂移。

3.电磁干扰：工业现场需考虑抗干扰能力。

九、品牌与售后服务

1.主流品牌：美国KLATencor、Bruker、日本Mitutoyo、德国Mahr、Taylor Hobson等，技术成熟，精度高。

2.国产型号：性价比高，适合一般工业应用。

3.售后服务：关注校准服务、技术支持、维修周期和备件供应。

十、预算与扩展性

1.预算范围：从几万元（基础型）到上百万元（高端全自动）不等。

2.扩展性：

是否支持后续升级（如自动平台、3D扫描、纳米压痕模块）。

软件是否可扩展分析功能。

总结：

在选购探针式轮廓仪时，应根据实际应用需求、测量精度、样品特性及预算等因素综合评估。以上是关键的选购要点，通过系统评估以上因素，可选到性能匹配、稳定可靠、性价比高的探针式轮廓仪。