[發明專利]一種材料表面粗糙度的確定方法及系統

在審

• 申請號: 202110987038.2
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113701680A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 馬玉田;劉俊標;韓立
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01B15/08
• 分類號: G01B15/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 董領遜

本發明涉及一種材料表面粗糙度的確定方法及系統。該方法包括獲取材料集合；利用掃描電子顯微鏡對所述材料集合中的材料進行掃描，確定二次電子像集合；對所述二次電子像集合進行灰度處理，得到灰度圖像集合；根據灰度圖像集合每一灰度圖像對應的灰度值與對應的表面粗糙度確定灰度值與表面粗糙度的對應關系曲線；獲取待確定的材料；利用掃描電子顯微鏡對待確定的材料進行掃描，確定二次電子像；并對二次電子像進行灰度處理；根據灰度處理后的二次電子像的灰度值以及灰度值與表面粗糙度的對應關系曲線確定待確定的材料的表面粗糙度。本發明在真空條件下進行非接觸式測量，樣品不易受污染且無損傷，并具有易精確控制、工藝簡單的優點。

技術領域

本發明涉及表面粗糙度領域，特別是涉及一種材料表面粗糙度的確定方法及系統。

背景技術

表面粗糙度參數是對表面空間特征和功能特性的量化反映，在產品設計和制造中有著重要的作用。表面形貌的測量和表征在工業中起到橋梁的作用：一方面連接生產環節，幫助控制加工工藝生產出合格的產品；另一方面連接應用環節，量化表達產品具有的實際功能，評價產品使用性能的優劣。

三維表面粗糙度的測量方法有很多，一般根據測量儀器是否與被測表面接觸分為接觸式測量和非接觸式測量兩大類。

接觸式測量法是采用觸針沿樣品表面著輕輕劃過，通過被測表面的高低起伏來表征樣品表面粗糙度，該方法操作簡單、通用性強，但觸針容易損傷表面，并且其幾何形狀都會對測量結果的準確性產生很大影響。

非接觸式測量主要以光學法測量為主，基本原理是將一個光源投射到被測物體上并處理反射信號以確定它的表面粗糙度。非接觸式測量方法不會損傷工件表面，但對被測表面的清潔度要求較高，對于反射性較差或有較大傾斜度的表面容易造成測量失真。

因此，亟需一種新的表面粗糙度的確定方法或系統以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種材料表面粗糙度的確定方法及系統，在真空條件下進行非接觸式測量，樣品不易受污染且無損傷，并具有易精確控制、工藝簡單的優點。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種材料表面粗糙度的確定方法，包括：

獲取材料集合；所述材料集合包括已知表面粗糙度的材料；

利用掃描電子顯微鏡對所述材料集合中的材料進行掃描，確定二次電子像集合；

對所述二次電子像集合進行灰度處理，得到灰度圖像集合；

根據灰度圖像集合每一灰度圖像對應的灰度值與對應的表面粗糙度確定灰度值與表面粗糙度的對應關系曲線；

獲取待確定的材料；

利用掃描電子顯微鏡對待確定的材料進行掃描，確定二次電子像；并對二次電子像進行灰度處理；

根據灰度處理后的二次電子像的灰度值以及灰度值與表面粗糙度的對應關系曲線確定待確定的材料的表面粗糙度。

可選地，所述利用掃描電子顯微鏡對所述材料集合中的材料進行掃描，確定二次電子像集合，具體包括：

對所述掃描電子顯微鏡進行設置；設置后的掃描電子顯微鏡采用的加速電壓為15-20kV，束流為5-10nA；

利用設置后的掃描電子顯微鏡發出的電子束垂直材料集合中的材料的表面進行照射和掃描，確定二次電子像集合。

可選地，所述利用設置后的掃描電子顯微鏡發出的電子束垂直材料集合中的材料的表面進行照射和掃描，確定二次電子像集合，具體包括：