[新启航]白光干涉仪与共聚焦显微镜的区别解析

引言

在微纳米级表面光学分析领域，白光干涉仪与共聚焦显微镜作为重要的检测工具，发挥着关键作用。随着半导体、光学加工等产业的发展，对微观轮廓结构测量的精度和效率提出了更高要求，深入了解二者区别对精准测量至关重要。

测量原理差异

白光干涉仪

白光干涉仪基于白光干涉技术。利用白光的低相干特性，使物体反射光线与参考面反射光线经分光镜产生干涉波。由于白光相干长度短，干涉条纹仅出现在很小范围内，当光程差为零时，干涉信号达最大值，该点代表对应点高度信息，通过 Z 向扫描还原样品整体形貌 。比如在测量超光滑光学镜片表面时，依据干涉条纹精确获取表面微观起伏数据。

共聚焦显微镜

共聚焦显微镜以共聚焦技术为核心。通过激光扫描束经光栅针孔形成点光源，在样品焦平面逐点扫描。物镜焦平面焦点处发出的光在针孔处良好会聚并被探测器接收，而焦平面上下位置光产生大光斑，仅极少部分透过针孔，有效避免衍射光和散射光干扰 。如在观察生物细胞微观结构时，清晰呈现细胞内部细节。

测量精度与适用场景

白光干涉仪

白光干涉仪 Z 向精度可达纳米和亚纳米级别，擅长测量大范围光滑样品，尤其是亚纳米级超光滑表面，追求检测数值绝对精准。在半导体硅片表面粗糙度、台阶高度测量中，能提供高精度数据 。扫描速度快，是共聚焦速度的 10 倍以上，适用于需要快速获取大面积样品数据的场景。但 XY 分辨率相对共聚焦显微镜稍逊一筹。

共聚焦显微镜

共聚焦显微镜 XY 分辨率较高，图像清晰。Z 向精度在十纳米以上，擅长微纳级粗糙轮廓检测，对倾斜角近乎 90 度的漫反射斜坡面形貌测量效果好 。在测量电子产品中窄而深的 “V 形”“金字塔” 等特殊微结构时，具有优势。能提供色彩斑斓的真彩图像，便于观察分析样品微观特征。

成像特点不同

白光干涉仪

成像主要基于干涉条纹分析，以灰度图或伪彩色图呈现表面形貌，更侧重于提供精确高度数据和定量分析。在光学镜片曲率测量中，通过干涉条纹精确计算曲率参数 。

共聚焦显微镜

配备真彩相机，提供还原的 3D 真彩图像，对细节展现更直观，在观察样品微观结构和形貌特征时，能给使用者更清晰视觉感受 。在生物样品细胞形态观察、材料微观缺陷检测中，真彩图像有助于识别不同结构和缺陷类型。

仪器结构与操作

白光干涉仪

整体结构相对复杂，包含光源、干涉结构、垂直扫描系统等组件。操作需要一定专业知识，对环境稳定性要求较高，以保证干涉测量精度 。

共聚焦显微镜

结构相对简单，由轻量化设备主机和电脑构成，控制单元集成在主机内，也可用笔记本电脑驱动。采用全电动化设计，操作便捷，图像视窗和分析视窗同界面，实现所见即所得快速检测 。具备软件防撞和硬件传感器防撞设置，使用高倍物镜时安全性高。

应用领域侧重

白光干涉仪

广泛应用于半导体制造及封装工艺检测、光学加工、微纳材料及制造、汽车零部件等超精密加工行业，以及航空航天、科研院所等领域 。在半导体芯片制造中，对硅片表面平整度、薄膜厚度精确测量。

共聚焦显微镜

在半导体制造、3C 电子玻璃屏及其精密配件、光伏太阳能、激光加工、光学膜材等行业应用较多 。在半导体封装中，检测芯片引脚等复杂结构 3D 形貌。

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（以上数据为新启航实测结果）

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