By Mina Hong

您的雷射共軛焦顯微鏡測量是否值得信賴？使用9點測量測試進行自我驗證

雷射共軛焦顯微鏡（SLCM）已成為研究實驗室和製造產線中流行的檢測工具。SLCM使用405 nm雷射光源，結合高解析度的水平（XY ~200 nm）和垂直（Z ~10 nm）數據，可在幾秒鐘內建立三維（3D）圖像。SLCM的測量範圍與光學顯微鏡（OLM）、電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）重疊。此外，還可大幅度降低了對樣品前置處理的需求，顯微鏡可以容納各種形狀（包括大尺寸）的樣品。SLCM無需耗材，且系統維護最少。所有這些優點使得SLCM成為高效益的檢測工具。下表總結這四種技術之間的區別。

比較雷射顯微鏡、電子顯微鏡、原子力顯微鏡和光學顯微鏡

作為一種高解析度的量測技術，SLCM在整個視野中均具有高精度和可重複性。確認系統的準確性和可重複性的一種方法是定期校驗並領取校驗報告，通常是每年一次。一般來說，這需要您讓A2LA認證服務工程師使用NIST可追溯源校準標準測試儀器。但是，您可通過一種簡單的方法每週或每月驗證一次系統狀態，這種方法是簡單的9點測量測試（圖1）。

圖1. 在視野範圍內的9個點處測量特徵，以確保測量的可靠性。藍點表示每次測量的位置。

首先，選擇易於識別的特徵或已知樣品。如圖1所示，在視野內的9個不同位置測量特徵。記錄數據並在完全相同的位置再次進行測量。如果系統的球面畸變在整個視野中妥善校準，則所有數據都應保持一致，且變化不大。
這是使用我們的LEXTOLS5000雷射共軛焦顯微鏡的案例。我們使用帶點蝕的鋼板（圖2a），但如果可能的話，我們建議您使用標準校準樣品。我們測量點蝕最深位置的深度（圖2b）。然後，我們將點蝕移至顯微鏡視野內的9個不同位置，並在每個位置進行相同的測量。平均深度為6.976 µm，最小和最大深度之差為0.267 µm。標準偏差為9.6％，表明該系統提供準確、可重複的測量結果。

圖2. （a）鋼樣品上的點蝕和（b）邊緣上的最高點和點蝕中最深點之間的測量值顯示圖。

為展示使用正確光學元件的重要性，我們將OLS5000顯微鏡附帶的測量專用50X LEXT物鏡替換為非奧林巴斯成品物鏡。測量差異從0.267 µm躍升至0.911 µm，標準偏差一路升至34.7％！相同特徵的測量結果有著如此顯著的變化，表明現成的物鏡產生了不可靠的數據。這些結果對於許多量測實驗室而言是無法接受，並證明快速檢測對於確保系統性能很重要。

圖3. （a）使用奧林巴斯LEXT專用物鏡的高度數據（b）和使用非奧林巴斯通用型現成物鏡的高度數據。

在研究和製造的量測學應用中，測量準確性和可重複性至關重要。雖然每年對系統進行一次專業驗證是個謹慎的做法，但每週或每月進行一次並不實際。但此處展示的9點測量技術是一種非常迅速方便的方法來確認您的系統仍能量測出一致的數據值。OLS5000為系統自驗證標準過程的一部分可能會很有用，可幫助預防數據發生重大變化。此外，該測試還證明選擇可與雷射顯微鏡配合使用的物鏡品質很重要。