【Polytec】精密表面量測新趨勢：CSI 三維粗糙度分析技術 發佈日期 2026-05-07
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相干掃描干涉術 (Coherence Scanning Interferometry, CSI)
這項技術（白光干涉儀的一種）是 Polytec 公司的核心優勢，特別是在處理複雜表面形貌時。
為什麼選擇 CSI 相干掃描干涉術？
CSI 技術如何獲取卓越的表面形貌、形狀與粗糙度量測數據
相干掃描干涉術 (CSI)
相干掃描干涉術（CSI，白光干涉儀的一種）是一項極其高效的表面粗糙度量測技術。其優勢在於：非接觸式、數據清晰度高、高精度，且具備捕捉「極光滑」與「極粗糙」表面紋理的能力。它利用寬頻光源產生的干涉條紋，來確定低至次奈米 (sub-nanometer) 等級的表面高度。這項能力對於半導體製造、精密光學、汽車、醫療、航太及材料科學等對表面品質要求極嚴苛的行業至關重要。
寬頻光源與表面覆蓋率
由於使用白光（包含廣泛的光譜波長，Polytec 的中心波長帶為 525nm），CSI 光學輪廓儀可以徹底量測多種表面特徵：
這使得 CSI 能適應從拋光表面到具有顯著紋理變化（如：噴丸處理或增材製造/3D列印表面）的全光譜粗糙度量測。
CSI 工作原理
在 CSI 光學輪廓儀中，白光通過分光鏡，將光線同時導向「樣品表面」與「參考鏡」。當光線自這兩個表面反射回來並重新匯合時，會形成干涉條紋 (Interference Fringes)。
每個量測點的最大條紋對比度會出現在最佳焦距位置。透過垂直（Z 向）掃描樣品或量測頭，使表面上的每個相機像素點都經過焦點。
關鍵技術： 數學演算能力決定了焦點定義的清晰度。Polytec 作為 CSI 專家，開發了名為 「相關圖 (Correlogram)」 的演算法。該信號處理演算法利用干涉訊號找出最精確、最清晰的焦點，突破光的繞射極限，提供次奈米的 Z 軸靈敏度。
高 Z 軸靈敏度與大掃描範圍
結合「相關圖演算法」與長行程掃描機械結構，使得在大範圍 Z 軸平移過程中仍能保持高靈敏度。無論掃描範圍長短，皆能維持優異的雜訊抑制與高表面靈敏度。
此技術可在全掃描範圍內（僅受限於干涉物鏡的工作距離，最高可達 30 mm）精確繪製每個表面點的高度，且無需因追求解析度而犧牲掃描範圍。Polytec 將此稱為 CST 連續掃描技術 (Continuous Scanning Technology)。所有數據在 Z 軸上皆具備確定性，確保表面資訊的清晰度與低雜訊。
非接觸式 XY 平面高度數據 (Z) 掃描
CSI 的主要優點之一是非接觸式量測，消觸了探針式輪廓儀（Stylus Profilometry）可能對表面造成的損壞風險。這對於脆弱或敏感表面（如：精密光學件、柔性電子、薄膜）尤為重要。
此外，非接觸式量測允許在短時間內擷取大面積數據。透過單次視野（FOV）掃描或多區域影像拼接 (Image Stitching)，並配合先進的數據組合軟體，可以實現大面積表面紋理的可視化。
光滑與粗糙表面的精密數據
CSI 的垂直解析度可達次奈米等級。
這為操作者提供了大空間頻率頻寬的數據，產出的數值具有高度穩定性，非常適合監控表面最細微的變化，也是失效分析 (Failure Analysis) 的理想工具。
特殊與困難材料量測
CSI 具有自動調整功能，可適應不同表面特性。無論是金屬、陶瓷、玻璃、矽、紙張或聚合物，無論其粗糙度、對比度或反射率如何變化，皆可進行量測。
全面的 3D 表面數據
不同於傳統的 2D 輪廓法，CSI 提供全面的三維表面數據。這使得工程師與科學家能評估表面的整體紋理與均勻性，這對於光學透鏡、鍍層及微電子等需要精確控制表面品質的應用至關重要。
生動色彩模式 (Vivid Color Mode) 的附加價值
傳統白光干涉儀（WLI）通常處理灰階圖像數據，對於摩擦學或材料科學來說不夠直觀。
Polytec 開發了一種方法，利用紅、綠、藍三種光源獲取表面的 RGB 亮度資訊。這使得系統能提供與原始面數據一致的真實色彩表現，為操作者提供 Polytec CSI 輪廓儀獨有的視覺體驗。
圖表案例說明：
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