三維白光干涉輪廓儀是一種基于光學(xué)干涉原理的非接觸式表面形貌測量儀器，其核心原理是通過分析白光干涉條紋的相位變化實(shí)現(xiàn)亞納米級(jí)縱向分辨率。當(dāng)照明光束經(jīng)分光鏡分為兩束后，分別投射至樣品表面與參考鏡表面，反射光在CCD相機(jī)感光面疊加形成明暗相間的干涉條紋。由于白光光譜范圍寬，干涉條紋僅在兩束光光程差接近零時(shí)呈現(xiàn)高對(duì)比度，通過掃描過程中實(shí)時(shí)捕捉干涉條紋的峰值位置，結(jié)合壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的垂直位移系統(tǒng)，可精確計(jì)算樣品表面各點(diǎn)的相對(duì)高度，最終通過三維重建算法生成表面形貌數(shù)據(jù)。

　　在結(jié)構(gòu)方面，該儀器采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括光學(xué)干涉模塊、精密掃描模塊與數(shù)據(jù)處理模塊。光學(xué)干涉模塊采用Mirau型或Linnik型干涉物鏡，確保參考光與測量光共路傳輸以降低環(huán)境干擾；精密掃描模塊通過壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)0-150μm范圍內(nèi)的納米級(jí)垂直位移，配合步進(jìn)電機(jī)擴(kuò)展至15mm測量范圍，滿足從納米級(jí)粗糙度到毫米級(jí)臺(tái)階高度的多尺度檢測需求；數(shù)據(jù)處理模塊集成干涉條紋分析算法與三維重建引擎，可自動(dòng)提取表面粗糙度（Ra≤0.1nm）、臺(tái)階高度等參數(shù)，并支持ISO25178標(biāo)準(zhǔn)下的形貌分析。

　　關(guān)鍵技術(shù)突破集中于垂直掃描精度與抗干擾能力。例如，采用閉環(huán)控制的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)技術(shù)，結(jié)合高線性度位移傳感器，將Z向重復(fù)定位精度提升至0.01nm（RMS）；針對(duì)低反射率表面，通過優(yōu)化干涉物鏡數(shù)值孔徑與光源光譜分布，使反射率兼容范圍擴(kuò)展至1%-100%；在復(fù)雜表面測量中，引入傾斜/俯仰光學(xué)頭補(bǔ)償技術(shù)，有效降低表面坡度對(duì)干涉信號(hào)的影響，提升臺(tái)階測試重復(fù)性至<0.1%（@1σ）。這些技術(shù)進(jìn)展使其在半導(dǎo)體晶圓減薄、光學(xué)透鏡拋光、MEMS器件表征等領(lǐng)域成為關(guān)鍵檢測設(shè)備。