主要通过机械或电学传感方式直接接触薄膜表面进行测量,其核心特点是高分辨率(可达亚微米甚至纳米级)和可控接触力(避免损伤样品)。1. 机械接触式测厚仪
原理
通过精密探头以恒定压力接触薄膜表面,利用位移传感器(如电感式、光栅式)测量探头位移差,计算厚度。
仪器
千分尺/螺旋测微器(机械式,精度约1μm)
电子千分尺(数显,精度可达0.1μm)
轮廓仪/台阶仪(扫描探针,分辨率可达0.1nm)
特点
优点:直接测量、无需校准样品,适合硬质薄膜(如金属、玻璃镀层)。
缺点:接触压力可能压陷软膜(如聚合物),需控制测力(通常为毫牛级)。电容式测厚仪原理探头与薄膜表面接触形成电容,通过电容值变化反推厚度(需薄膜或基底为导电材料)。
典型仪器
高精度电容传感器(分辨率可达0.01μm)
优缺点
优点:无机械磨损,适合导电薄膜的快速测量。
缺点:仅适用于特定材料,需校准介电常数。3. 电感式测厚仪原理利用高频电磁场感应薄膜与基底之间的间隙变化,通过电感信号计算厚度(需金属基底)。
典型应用
金属基板上的绝缘涂层(如油漆、陶瓷)。
优缺点分析
优点:非破坏性,适合在线检测。
缺点:依赖基底导电性。
接触式光学干涉仪原理探针接触薄膜表面后,通过干涉光路测量位移(如迈克尔逊干涉仪),结合光学信号提升精度
典型仪器接触式白光干涉仪(分辨率可达纳米级)
特点优点:光学+接触双重校准,适合透明/半透明薄膜。
缺点:系统复杂,成本高。
高精度接触式测厚仪的关键技术
微力控制:采用低测力探针(如0.1mN~10mN)避免薄膜变形。
温度补偿:消除环境热胀冷缩对测量机构的影响。
多探头校准:通过参考标准片减少系统误差。