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奥林巴斯纳米检测显微镜 LEXT OLS4500

轻松实现从毫米到纳米无缝转换测量。
兼具激光显微镜和探针显微镜功能的一体机。

OLS4500为您带来最新的解决方案

 

实现纳米级观测的新型显微镜。不会丢失锁定的目标。


电动物镜转换器切换倍率和观察方法

配有涵盖了低倍观察到高倍观察的4种物镜,并在电动物镜转换器上装配了SPM单元。可以无缝切换倍率和观察方法,不会丢失观察对象。此外,该款显微镜可以进行纳米级观测。

 

涵盖了低倍到高倍观察,并配有多种观察方法可以迅速发现观察对象。

可以完成低倍到高倍的大范围倍率观察。不仅如此,先进光学技术打造的光学显微镜带来多种观察方法,可以容易的发现观察对象。此外,对于光学显微镜难以找到的观察对象,还可以使用激光显微镜进行观察。在激光微分干涉(DIC
观察中,可以进行纳米级微小凹凸的实时观察。


明视场观察(IC元件)


微分干涉(DIC)观


激光微分干涉(DIC)观察

 

缩短从放置样品到获取影像的工作时间。

放置好样品后,所有的操作都在1台装置上完成。可以迅速,正确的把观察对象移到SPM显微镜下面,所以只要扫描1次就能获取所需的SPM影像。

 

一体机的机型,所以无需重新放置样品只要在1台装置上切换倍率、观察方法就能够灵活应对新样品。

OLS4500是把光学显微镜、激光显微镜、探针显微镜融于一体的一体机,所以无需重新放置样品,即可自由切换3种显微镜进行观察和评价。这3种显微镜各自持有优异的性能,所以能够高效输出最佳结果。

 

OLS4500实现了无缝观察和测量

 

【发现】可以迅速发现观察对象

使用光学显微镜的多种观察方法, 迅速找到观察对象

OLS4500采用了白色LED光源, 可以观察到颜色逼真的高分辨率彩色影像。它装有4种物镜, 涵盖了低倍到高倍的大范围观察。OLS4500充分发挥了光学观察的特长, 除了最常使用的明视场观察(BF)以外, 还可以使用对微小的凹凸添加明暗对比, 达到视觉立体效果的微分干涉观察(DIC), 以及用颜色表现样品偏光性的简易偏振光观察。此外, OLS4500上还配有HDR功能(高动态范围功能), 该功能使用不同的曝光时间拍摄多张影像后进行合成, 来显示亮度平衡更好、强调了纹理的影像。在OLS4500上您可以使用多种观察方法迅速找到观察对象。

BF Brightfield
BF 明视场
最常使用的观察方法。在观察中真实再现样品的
颜色。适用于观察有明暗对比的样品。

DIC
DIC 微分干涉
对于在明视场观察中看不到的样品的微小高低差,
添加明暗对比使之变为立体可视。适用于观察金
相组织、硬盘和晶圆抛光表面之类镜面上的伤痕
或异物等。

 


简易偏振光
照射偏振光(有着特定振动方向的光线), 使样
品的偏光性变为肉眼可视。适用于观察金相组织、矿物、半导体材料等。


HDR 高动态范围
使用不同曝光时间拍摄多张影像并进行影像合成,
可以观察平衡度较好的明亮部分和阴暗部分。此
外,还可以强调纹理(表面状态),进行更精细的
观察。

 

 

使用激光显微镜,可以观察到光学显微镜中难以观察到的样品影像

OLS4500采用了短波长405 nm的激光光源和高N.A.的专用物镜, 实现了优异的平面分辨率。能以鲜明的影像呈现出光学显微镜中无法看到的观察对象。在激光微分干涉(DIC)模式中还可以实时观察纳米级的微小凹凸。


明视场观察(玻璃板上的异物)


激光微分干涉观察

 

【接近】迅速发现观察对象,在SPM上正确完成观察

实现了无缝观察,不会丢失观察对象

OLS4500在电动物镜转换器上装配了涵盖低倍到高倍观察的4种物镜, 以及小型SPM单元。在光学显微镜或激光显微镜的50倍、100倍的实时观察中, 由于SPM扫描范围一直显示于视场中心, 所以把观察目标点对准该位置后, 只要切换到探针显微镜, 就能够正确接近观察对象。因此, 只需1SPM扫描就能获取目标影像, 从而能够提高工作效率并降低微悬臂的损耗。

 

不会在SPM观察中迷失的、可切换式向导功能

使用探针显微镜开始观察之前, 可以在向导画面上设置所需的条件, 如安装微悬臂、扫描范围等。所以经验较少的操作者也能安心完成操作。

 

【纳米级测量】简单操作,可以迅速获得测量结果

新开发的小型SPM测头, 减少了影像瑕疵


新开发的小型SPM测头

OLS4500采用了装在电动物镜转换器上的物镜型SPM测头。同轴、共焦配置了物镜和微悬臂前端,所以切换SPM观察时不会丢失观察目标点。不仅如此,新开发的小型SPM测头提高了刚性,所以与传统产品相比,减少了影像瑕疵并提高了可追踪性。

 

使用向导功能,自由放大SPM影像

使用向导功能, 可以观察时进一步放大探针显微镜拍到的影像的所需部分倍率。只要在影像上用鼠标指针设置放大范围并扫描, 就可以获取所需的SPM影像。可以自由设置扫描范围, 所以大幅度提高了观察和测量的效率。


向导功能在10μm×10μm影像上放大3.5μm×3.5μm范围

 

优异的分析功能, 应对各种测量目的


曲率测量(硬盘的伤痕)

OLS4500能够根据您的测量目的分析在各种测量模式中获取的影像,并以CSV格式输出测量结果。OLS4500有以下分析功能。

·                                 截面形状分析(曲率测量、夹角测量)

·                                 粗糙度分析

·                                 形态分析(面积、表面积、体积、高度、柱状值、承载比)

·                                 评价高度测量(指定线、指定面积)

·                                 粒子分析(选项功能)

 

跟从向导画面的指示, 可轻松操作的6SPM测量模式

 

接触模式

控制微悬臂与样品之间作用的排斥力为恒定的同时, 使微悬臂进行静态扫描, 在影像中呈现样品的高度。还可以进行弯曲测量。


金属薄膜

 

动态模式

使微悬臂在共振频率附近振动, 并控制Z方向的距离使振幅恒定, 从而在影像中呈现样品高度。特别适用于高分子化合物之类表面柔软的样品及有粘性的样品。


铝合金表面

 

相位模式

在动态模式的扫描中, 检测出微悬臂振动的相位延迟。可以在影像中呈现样品表面的物性差。


高分子薄膜

 

电流模式

对样品施加偏置电压,检测出微悬臂与样品之间的电流并输出影像。此外,还可以进行I/V测量。


Si电路板上的SiO2图案样品。高度影像(左)中显示为黄色的部分是SiO2。在电流影像(右)中显示
为蓝色(电流不经过的部分)。通过上图,可以明确电路板中也存在电流不经过的部分。

 

 

表面电位模式(KFM

使用导电性微悬臂并施加交流电压, 检测出微悬臂与样品表面之间作用的静电, 从而在影像中呈现样品表面的电位。也称作KFMKelvin Force Microscope)。


磁带样品。在电位影像中可以看出数百mV的电位差分布于磁带表面。这些电位差的分布,可以认为
是磁带表面的润滑膜分布不均匀。

 

 磁力模式(MFM

在相位模式中使用磁化后的微悬臂进行扫描, 检测出振动的微悬臂的相位延迟, 从而在影像中呈现样品表面的磁力信息。也称作MFM(Magnetic Force Microscope)。


 

装配了激光扫描显微镜,灵活应对多种样品

 

轻松检测85°尖锐角

采用了有着高N.A. 的专用物镜和专用光学系统(能最大限度发挥405 nm 激光性能),LEXT OLS4500 可以精确地测量一直以来无法测量的有尖锐角的样品。


高度分辨率10 nm,轻松测量微小轮廓

由于采用405 nm的短波长激光和更高数值孔径的物镜, OLS4500达到了0.12 μm的平面分辨率。因此, 可以对样品的表面进行亚微米的测量。结合高精度的光栅读取能力和奥林巴斯独有的亮度检测技术, OLS4500可以分辨出亚微米到数百微米范围内的高度差。此外, 激光显微镜测量还保证了测量仪器的两大指标——“正确性(测量值与真正值的接近程度)和重复性(多次测量值的偏差程度)的性能。


从大范围拼接影像中指定目标区域

高倍率影像容易使视场范围变小,而通过设置,OLS4500的拼接功能最多可以拼接625幅影像,从而能够获得高分辨率的大范围视图数据。不仅如此,还可以在该大范围视图上进行3D显示或3D测量。

 

可用于传统的线粗糙度测量,也可用于信息量较多的面粗糙度测量

 

越来越重要的表面粗糙度测量

近年来, 工业产品越来越趋于小型化和轻量化, 所以构成产品的各种部件也越来越精细化。随着这些部件的精细化, 除了形状测量以外, 表面粗糙度测量的重要性也日益提高。
为了应对这些市场需求, ISO规定的立体表面结构测量仪器中, 添加了激光显微镜和AFM(ISO 25178-6)。因此, 与传统的接触式表面粗糙度测量相同, 非接触式表面粗糙度测量也被认定为公认评价标准。OLS4500中配置了符合ISO规定的粗糙度参数。

 

在面粗糙度测量中详细掌握粗糙度的分布和特点

在非接触式表面粗糙度测量中, 除了线粗糙度还可以测量面粗糙度。在面粗糙度测量中可以掌握样品表面上指定区域内粗糙度分布和特点, 并能够与3D影像对照评价。OLS4500可以根据不同样品和使用目的, 分别使用激光显微镜功能或探针显微镜功能测量表面粗糙度。

激光显微镜的面粗糙度测量(105μm×105μm)
焊盘

探针显微镜的面粗糙度测量(10μm×10μm)

 

OLS4500的粗糙度参数

参数兼容性

OLS4500具有与接触式表面粗糙度测量仪相同的表面轮廓参数,因此具有相互兼容的操作性和测量结果。

截面曲线

Pp, Pv, Pz, Pc, Pt, Pa, Pq, Psk, Pku, Psm, PΔq, Pmr(c), Pδc, Pmr

粗糙度曲线

Rp, Rv, Rz, Rc, Rt, Ra, Rq, Rsk, Rku, Rsm, RΔq, Rmr(c),Rδc, Rmr, RZJIS, Ra75

波动曲线

Wp, Wv, Wz, Wc, Wt, Wa, Wq, Wsk, Wku, Wsm, WΔq, Wmr(c), Wδc, Wmr

负荷曲线

Rk, Rpk, Rvk, Mr1, Mr2

基本图形

R, Rx, AR, W, Wx, AW, Wte

粗糙度 (JIS1994)

Ra(JIS1994), Ry, Rz(JIS1994), Sm, S, tp

其他

R3z, P3z, PeakCount

 

适应下一代参数

OLS4500具有符合ISO25178的粗糙度(3D)参数。通过评估平面区域,可以进行高可靠性的分析。

振幅参数

Sq, Ssk, Sku, Sp, Sv, Sz, Sa

功能参数

Smr(c), Sdc(mr), Sk, Spk, Svk, SMr1, SMr2, Sxp

体积参数

Vv(p), Vvv, Vvc, Vm(p), Vmp, Vmc

横向参数

Sal, Str

 

OLS4500的显微镜技术

 

光学显微镜的原理和特长


明视场观察可以获取颜色信息。
纸张上的墨点

光学显微镜是从样品上方照射可见光(波长约400 nm到800 nm), 利用其反射光成像, 能够放大样品数十倍到一千倍左右进行观察。光学显微镜的特长是可以真实观察彩色样品, 还可以切换观察方法, 强调样品表面的凹凸, 利用物质的特性(偏光性)进行观察。OLS4500上可以使用下述观察方法。

·                                 明视场观察
最基本的观察方法,通过样品的反射光成像进行观察

·                                 微分干涉观察
给样品表面的微小凹凸添加明暗对比,使之变为可视的立体影像

·                                 简易偏振光观察
照射偏振光(有着特定振动方向的光线),把样品的偏光性变为可视影像

 

激光显微镜的原理和特长

可进行亚微米级观察和测量的激光显微镜(LSM:Laser Scanning Microscope)


激光显微镜的高精度XY扫描(示例)

光学显微镜的平面分辨率很大程度上取决于所用光的光子和波长,采用短波长的激光扫描显微镜(LSM)比采用可见光的传统显微镜,拥
有更高的平面分辨率。
LEXT OLS4500采用405 nm的短波长半导体激光、高数值孔径的专用物镜、以及独特的共焦光学系统,可以达到0.12 μm的平面分辨率。此外,OLS4500配有奥林巴斯独有的扫描加扫描型2D扫描仪,可以实现高达4096×4096像素的高精度XY扫描。

 

卓越的Z轴测量


高度测量(微透镜)

激光显微镜采用短波长半导体激光和独有的双共焦光学系统, 会删除未聚焦区域的信号, 只将聚焦范围内的反射光检测为同一高度。同时结合高精度的光栅读取能力, 可以生成高画质的影像, 实现精确的3D测量。

 

探针显微镜的原理和特长

可以观察纳米级微观世界的探针显微镜(SPM:Scanning Probe Microscope)


探针显微镜的原理

探针显微镜(SPM)是通过机械式地用探针在样品表面移动,检测出探针与样品之间产生的力、电的相互作用,同时进行扫描,从而得到样品影像。探针尖端曲率半径为10 nm左右。典型的探针显微镜是原子力显微镜(AFM),它通过检测探针和样品表面之间作用的引力和张力进行扫描并获得影像。探针显微镜能够观察纳米级微观形貌,可以捕捉到样品最精细的一面。

 

通过微悬臂扫描进行纳米观察


SPM传感器光路图

OLS4500上采用了光杠杆法——通过高灵敏度检测出最前端装有探针的微悬臂的微小弯曲量(位移)来进行观测的方法。在悬臂的背面反射激光,并用压电元件驱动Z轴,使激光照射到光电检测器的指定位置,从而正确读取Z方向的微小位移。

 

多种观察模式在影像中呈现表面形状和物性


高分子薄膜

探针显微镜拥有多种观察模式,可以观察、测量样品表面的形状,还可以进行物性分析。OLS4500配有以下模式。

·                                 接触模式: 在影像中呈现表面形状(较硬的表面)

·                                 动态模式: 在影像中呈现表面形状(较软的表面、有粘性的表面)

·                                 相位模式: 在影像中呈现样品表面的物性差

·                                 电流模式*: 检测出探针和样品之间的电流并输出影像

·                                 表面电位模式(KFM)*: 在影像中呈现样品表面的电位

·                                 磁力模式(MFM)*: 在影像中呈现样品表面的磁性信息
该模式为选项功能。

 

决定高精细度、高质量影像的微悬臂

探针位于长度约100μm~200μm的薄片状微悬臂的前端。您可以根据样品选择不同的弹簧常数、共振频率。反复扫描会磨损探针, 所以请根据需要定期更换微悬臂探针。

 

高精度微悬臂实现了高可靠性

探针显微镜的平面分辨率由探针前端的直径决定。奥林巴斯独自开发、生产微悬臂,其探针前端的尖锐直径质量稳定,可靠性很高。此外,奥林巴斯的一系列独创设计—使探针定位更加容易的TipView”构造、镊子型易于夹取物体的新概念探针等,不仅提高了观测精度,还使操作变得更加轻松。
微悬臂产品的详细信息,请参阅微悬臂产品目录。

 

OMCL-AC160TS-C3 標準标准硅胶微悬臂

高Q值带来的高分辨率测量
该型号是最常使用的动态模式专用微悬臂, 适用于表面粗糙度测量。


OMCL-AC160BN-A2 高纵横比硅胶微悬臂

高纵横比带来的最佳沟槽形状测量
该型号探针前端的纵横比为7:1,是一款有着非常尖锐探针的动态模式专用微悬臂。可以用来观察IC电极元件、LED的Moth-Eye构造、沟槽形状等。

 

OMCL-AC240TS-C3 低弹簧常数硅胶微悬臂

可用于再现性较好的粘性和弹性测量
该型号作为动态模式专用的硅胶微悬臂,其弹簧常数最小《2N/m(Nom.)》,适用于粘性、弹性的测量等。


 

OMCL-TR800PSA-1 标准氮化硅微悬臂

低损耗、优异的耐久性
该型号常用于接触模式,其特点是探针柔软、探针损耗较小。每个前端带有100μm和200μm长两种微悬臂。


 

兼容多种微悬臂。微悬臂更换方法简单而易于掌握

请根据您的使用频度定期更换微悬臂。OLS4500上的电动物镜转换器、SPM测头、微悬臂支架已经被精确调整过, 所以只要把已调好微悬臂位置的支架插入SPM测头中即完成更换。微悬臂和支架的位置调整需要使用专用工装夹具, 所以谁都可以正确而轻松的完成操作。此外, 其他各种型号的微悬臂也按照同样方法更换, 提高了观察和测量的效率。


微悬臂位置调整专用工装夹具