作者｜前进口品牌仪器厂商销售工程师，从事仪器测试服务

摘要：深度仅数十纳米的超浅摩擦划痕，常规光学显微与激光共聚焦三维形貌测试往往难以识别，是划痕测试服务的代表性难题。本文以真实 PCD 划痕案例为基础，分析基恩士激光共聚焦显微镜的局限，借助二次电子扫描电镜验证划痕存在，梳理视场、Z 轴分辨率与表面本底粗糙度耦合带来的深度测量困难。案例表明，常规激光共聚焦难以捕获 60 nm 量级浅划痕的三维形貌，此类划痕深度测试服务需专项方案。

关键词：划痕测试服务；摩擦划痕；PCD聚晶金刚石；超浅划痕检测；三维形貌表征

1 引言

摩擦副表面的磨损痕迹是评价磨损机理、磨损量的重要依据，也是工业划痕测试服务的重点。但工程中存在一类超浅摩擦划痕：宽度毫米级、起伏极微弱，在 PCD 基体上倾斜反射光下仅隐约可辨，同轴落射下几乎不可分辨，给超浅划痕检测带来很大挑战，正是划痕深度测试服务需专项方案解决的典型场景。

本案例来自一项划痕检测需求：PCD 试样表面存在毫米级浅摩擦划痕，客户用基恩士激光共聚焦反复调试仍无法获得有效三维轮廓，后续经扫描电镜二次电子确认划痕存在。本文讨论超浅摩擦划痕在划痕深度测试服务中的表征难点与选型思路。

2 测试设备、试样特征与划痕现象

本次划痕深度测试服务使用基恩士（KEYENCE）激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜（SEM）。试样为 PCD 聚晶金刚石，表面存在宽度约 1 mm 的摩擦划痕，深度约 60 nm，基体粗糙度达数十纳米级。

肉眼及倾斜反射光下划痕可见微弱带状痕迹，深度难以直接提取；同轴落射光下对比度消失，无法直接识别。

激光共聚焦划痕测试尝试：10 倍物镜 Z 轴分辨率不足，无法分辨纳米级起伏；50 倍物镜视野远小于划痕 1 mm 宽度，仅能采集极小区域。客户多轮调试后仍无法得到可靠划痕三维形貌，常规方案进入划痕深度测试服务的盲区。

3 划痕真实性验证（SEM 二次电子确认）

为排除“无真实划痕、光学伪影”的猜想，本次划痕深度测试服务采用扫描电镜二次电子（SE）模式观测，SEM 图像中可见划痕区域灰度差异，证实该 PCD 划痕客观存在，属典型的深度极低、宏观宽幅的超浅磨损痕迹。

依托专项划痕深度测试服务方案完成该超浅划痕的三维轮廓采集，实测结果如下：

4 表征难点分析

激光共聚焦难以完成超浅划痕检测的核心原因：1. 划痕深度仅 60 nm，与基体本底粗糙度同数量级，信号易被噪声掩盖；2. Z 轴实际分辨能力难以稳定区分该量级高度差，无法完成纳米级划痕深度定量；3. 高倍物镜视野极小，无法覆盖毫米级划痕，低倍物镜又牺牲轴向分辨率。以上因素造成：硬件达标，但常规方案无法输出可用三维形貌与划痕深度数据。

5 结果与讨论：超浅划痕测试服务方案选型分析

该案例反映测试选型误区：仪器标称分辨率不等于所有试样、所有工况都能实现目标形貌识别。当痕迹深度与基底粗糙度接近时，分辨率、视场、表面衬度互相制约，常规方案进入划痕表征盲区。针对该类 60 nm 级、毫米宽度的 PCD 超浅划痕，存在可行的专项手段，可采集完整三维轮廓、提取纳米级划痕深度，欢迎在划痕深度测试服务中进一步沟通。

6 结论

毫米宽、深度 60 nm 左右的超浅摩擦划痕，是划痕测试服务中棘手的三维形貌对象。激光共聚焦受限于 Z 轴分辨能力与高倍物镜视野，难以实现超浅划痕的三维定量表征；SEM 二次电子可定性证明划痕存在，但无法给出三维高度与划痕深度数据。

该类超浅宽摩擦划痕的三维定量测试，需专门的划痕测试服务方案支撑。若您有同类超浅磨损痕迹、微弱形貌、纳米级划痕深度测量需求，欢迎随时联系睿克光学 划痕深度测试服务，获取专项测试方案。

参考文献

[1] ISO 25178-2:2021 Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 2[S]. 2021.

[2] KEYENCE CORPORATION. VK-X3000 series laser confocal microscope specifications[EB/OL]. https://www.keyence.com.cn (accessed date to be completed).