高解析显微镜 Hirox 3D数位显微镜全新一代的镜头模组如何对涂层进行量测与分析？
微型组件由玻璃底材与涂层(coating)两者组合加工合一，本文以Hirox 3D数位显微镜全新一代的镜头模组执行观察任务，透过镜头模组内建的多重照明机构灵活调整光源的形式与角度，更清楚观察到涂层的表面状态、并依系统搭载高精度3D测量软体去测量其粗糙度与厚度，以及如何针对玻璃底材研磨后表面所产生的表面毛刺数量计算。
一、全新一代的镜头模组的实机操作特点：
(1)涂层表面结构观察
图一上方所示:
倍率50x从载台内建透射光源开与关进行观察，观察左右小图的中央从顶至底部均为涂层，涂层两侧为玻璃底材。
图一上方所示:
提高倍率至400x，观察涂层表面红箭头处有坑洞缺陷，白色框选处则是涂层与玻璃底材之间附着不均匀现象。
(2) 涂层表面粗糙度量测
图二所示，在倍率400x先建构3D轮廓，再对三个涂层区执行表面粗糙度量测，得到数据表如下：
▲图二 观察倍率400x，对涂层的粗糙度进行量测
差异分析：线号〔2〕 vs. 线号〔1〕与〔3〕
一、全新一代的镜头模组的实机操作特点：
- 搭载高解析5.0MP CMOS感测器，支援每秒50张超高解析度影像，四相镜头组可选配10x至10,000x的倍率范围。
- 自动量测：以亮度与RGB值进行表面颗粒数量或污染面积自动计算，精准度更胜前一代。
- 系统拥有高精度3D测量软体，并搭载精度0.05μm的电动Z轴模组，对样本3D轮廓与粗糙度的量测精度可达１μm。
(1)涂层表面结构观察
图一上方所示:
倍率50x从载台内建透射光源开与关进行观察，观察左右小图的中央从顶至底部均为涂层，涂层两侧为玻璃底材。
图一上方所示:
提高倍率至400x，观察涂层表面红箭头处有坑洞缺陷，白色框选处则是涂层与玻璃底材之间附着不均匀现象。
▲图一 觀察倍率在50x與400x，观察倍率在50x与400x，可观察到涂层的坑洞瑕疵与涂层附着不均匀现象
(2) 涂层表面粗糙度量测
图二所示，在倍率400x先建构3D轮廓，再对三个涂层区执行表面粗糙度量测，得到数据表如下：
| 线号 | 测量项目 | 结果 | 线号 | 测量项目 | 结果 | 线号 | 测量项目 | 结果 |
〔1〕 |
粗度Ra | 5.24 微米 | 〔2〕 |
粗度Ra | 1.01 微米 | 〔3〕 |
粗度Ra | 3.98 微米 |
| 粗糙度Rz | 20.93 微米 | 粗糙度Rz | 3.64 微米 | 粗糙度Rz | 20.33 微米 | |||
| 粗糙度Rzjis | 16.23 微米 | 粗糙度Rzjis | 2.76 微米 | 粗糙度Rzjis | 11.44 微米 |
差异分析：线号〔2〕 vs. 线号〔1〕与〔3〕
- Ra值(平均粗糙度)：线号〔2〕表面最光滑，其粗糙度Ra值远低于线号〔1〕与〔3〕。
- Rz值(合计五峰点高度平均值与五波点谷深度平均值)：线号〔2〕表面起伏峰谷差最小，线号〔1〕与〔3〕表面起伏程度相似且相对更大。
- Rzjis值(日本工业标准Rz值，合计最高峰点高度与最低谷点深度)：线号〔2〕表面峰谷高低落差最小。
(3) 涂层的厚度量测
图三所示，再对线号〔2〕涂层区进行厚度量测，以3D轮廓的三条剖线，起始端点均为玻璃底材位置，所测量最大高低差分别为3.38 μm、3.21 μm、3.32 μm
▲图三 观察倍率400x，量测指定区域的涂层厚度
(4) 涂层之外的玻璃底材表面毛刺数量计算
图四所示，依据系统的自动计数功能设定量测区域、亮度与RGB值，计算绿色虚线框选处的毛刺数量，在倍率1,000x与选取面积3.2μm平方下，自动计数功能所测量到毛刺数量为59颗。
▲图四 观察倍率1000x，自动计数功能测量绿色虚线框选处的毛刺数量
三、结语
依实测结果，Hirox 3D数位显微镜全新一代镜头模组具备物镜整合、高精度与多功能的显微观察与量测能力。透过可灵活切换的多重照明模式，能有效呈现涂层与玻璃底材之间的细微结构差异，并藉由内建3D测量软体进行涂层表面粗糙度与厚度的高精度测量。发现线号〔2〕区域的涂层表面最为平整，显示该区涂布品质最佳；同时，系统的自动计数功能也可应用于玻璃底材表面毛刺数量的统计，展现出系统在微结构定量分析上的实用性。
因此，Hirox 3D数位显微镜不仅能精确呈现样品的微观表面特征，更能大幅提升材料研究与制程品质控制的效率与可信度。
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