电子显微镜(electron microscope, EM)是使用高能电子束作光源,用磁场作透镜制造的具有高分辨率和高放大倍数的电子光学显微镜。电子显微分析方法以材料微观形貌,结构与成分分析为基本目的。电子显微分析方法中得到广泛应用的分别为透射电子显微镜分析与扫描电子显微镜分析及电子探针分析。
一个制件表面的微观几何形貌特性在很大程度上影响着它的许多技术性能和使用功能。表面的耐磨性、密封性、配合性质、摩擦力、传热性、导电性、以及对光线和声波的反射性,液体和气体在壁面的流动性、腐蚀性、涂层的附着力,电子元件以及人造器官的性能,测量仪器和机床的精度、可靠性、振动和噪声等等功能,都与表面的几何结构特征有密切的联系"。通过检查加工后金属表面留下的纹理,常常可以发现工具或机床使用和操作中的缺点,如工具没有进行正确的调整和安装,或操作中的错误(错误的进给量和切削速度等)。表面的外观(外貌特征)有时也很重要,例如用于装饰的表面、汽车车身以及防冲挡板的薄钢板,其表面纹理对喷漆和电镀的牢固性和均匀性有很大的影响。油漆光滑的玻璃,要获得良好的、牢固和均匀的油漆表面要比油漆--个粗糙表面难得多。
表面从本质上讲是三维的。然而,目前的绝大部分标准和测量仪器仍然是基于二维轮廓曲线的,这种二维曲线无法真实的反映表面的所有特征,由其得出的评定参数也因此无法真实地反映表面的功能特性。三维表面形貌的统计分析更具稳健性,它可以给出较小的参数偏差。实验表明,在同一表面对来自不同轮廓的参数测量,其差异可达50%。只有当表面满足各向同性和均-一性时,在任何位置和方向的轮廓才能表示表面。因为三维表面评价的优越性及表面形貌的评价正由二维向三维转变,这里介绍现对而言比较成熟的几个三维评价方法。
干涉显微测量方法:干涉显微测量方法利用光波干涉原理测量表面轮廓。与探针式测量方法不同的是,它不是单个聚焦光斑式的扫描测量,而是多采样点同时测量。干涉显微测量方法能同时测量--个面上的表面形貌,横向分辨率取决于显微镜数值孔径,一般在pum或亚pum量级;横向测量范围取决于显微镜视场,大小在mm量级:纵向分辨率取决于干涉测量方法,一般可达nm或0.1nm量级:纵向测量范围在波长量级。因此干涉显微测量方法比较适宜于测量结构单元尺寸在pum量级,表面尺寸在mm或亚m量级的微结构。