在表面形貌测量领域，白光干涉仪和共聚焦显微镜都是常用的非接触光学方法。二者都不接触样品、都能测粗糙度、都能生成三维形貌，但它们的测量原理、性能特点和适用场景存在本质差异。本文便带你了解这些差异，助你能在设备选型时做出适合的判断。
白光干涉仪和共聚焦显微镜的核心区别，在于各自依赖的物理信号不同。白光干涉仪依赖"条纹"，共聚焦显微镜依赖"光强"。
白光干涉仪的测量基于光的干涉现象。光源发出的光经分光镜分为两束——一束射向参考镜，一束射向被测样品表面。两束反射光汇合后产生干涉条纹，系统通过分析零光程差位置对应的干涉强度峰值，计算出样品表面各点的高度信息。这是一种以"干涉条纹"为测量信号的方案。
共聚焦显微镜的测量基于针孔成像原理。激光束经照明针孔聚焦于样品表面，从被测样品表面反射回来的光束能够通过探测孔进入光检测器，光检测器由此能够检测出光强，从而提取被测表面相同高度的信息。对被测表面进行面式扫描以产生完整的光学截面图像，所得的数据经软件处理便可得到三维表面粗糙度。
白光干涉仪采用面扫描方式，一次垂直扫描即可获取整个视场的三维形貌数据。以优可测AM-7000为例，最高扫描速度达400μm/秒，平均单次测量时间约8秒。
共聚焦显微镜采用逐点扫描结合逐层扫描的方式，需要逐行逐列采集数据，再叠加Z轴层切图像，整体速度相对较慢。其扫描步长参数设置越小，扫描时间越长。
在应对复杂表面的能力上，两者存在互补关系。白光干涉模式适合超光滑和透明表面，共聚焦模式则具备尖锐角度测量能力。
传统白光干涉仪的角度特性相对有限。当样品表面过于陡峭时，反射光偏出光路，信号便会丢失。目前，行业内优可测白光干涉仪AM系列已经可以做到光滑面角度特性最高53°,局部剖面倾角达90°，已具备超越传统白光干涉仪的极大角度特性。
共聚焦显微镜在大角度测量上也更有优势。其利用针孔光阑滤除杂散光，配合大数值孔径物镜，可用于测量表面局部斜率较大的样品。
白光干涉仪可通过弱光提取算法解决低反射率样品的测量难题。如优可测AM-7000搭载高感光高速度传感器与弱光提取算法，反射率低至0.02%的高透明样品（如增透膜、玻璃）也可轻松采集。
共聚焦显微镜的针孔系统可以有效阻挡非焦平面的杂散光，因此对高反射率、高散射表面的成像质量较好，在高反射率样品测量中具有优势。
白光干涉仪在精密制造领域应用广泛：半导体行业的晶圆粗糙度与台阶高度检测、精密光学领域的超光滑镜面与镀膜厚度测量、新能源材料如铜箔铝箔的表面质量评价。其核心优势在于亚纳米级的垂直精度、面扫描的高效率，以及对超光滑、透明样品的适应能力。
共聚焦显微镜除了在生物医学领域的荧光成像应用外，在工业领域也用于铜箔表面粗糙度测量、纳米材料形貌分析等场景。其优势在于大角度适应性、高反射率样品成像质量，以及光学切片的能力。
在部分领域，两种技术是可以互相补充的。在半导体封装、3C电子精密件等应用中，两种方法各有适用的样品类型。
在选型时，如果测量对象以超光滑镜面、透明膜层为主，白光干涉仪是更高效的选择；如果样品有较陡的斜坡或高反射表面，共聚焦显微镜可能更适合。
综合来看，白光干涉仪和共聚焦显微镜并非谁替代谁的关系，而是在光学非接触测量的光谱上各占不同位置。
|
测量需求 |
更适合的方案 |
|
超光滑表面、亚纳米级高精度 |
白光干涉仪 |
|
透明膜层、低反射率样品 |
白光干涉仪（如优可测AM系列带弱光提取功能） |
|
产线快速批量测量、大面积扫描 |
白光干涉仪 |
|
大角度粗糙表面、陡坡结构 |
共聚焦显微镜 |
|
高反射率样品、高散射表面 |
共聚焦显微镜 |
|
生物荧光成像、细胞观察 |
共聚焦显微镜 |
我们的选型建议是：到底是选择白光干涉仪还是激光共聚焦显微镜，不是以参数的高低作为主要标准，而是测量任务的实际需求。
