食品包裝、工業(yè)材料和醫(yī)療應(yīng)用中使用的薄膜表面具有各種特性，如透明度、光澤度、防水性、防污性和非粘附性。表面處理和加工工藝用于增加各種表面功能。

為了評(píng)估薄膜的表面處理和加工質(zhì)量，測(cè)量表面粗糙度至關(guān)重要。這項(xiàng)檢測(cè)會(huì)測(cè)量薄膜表面細(xì)微不平整的粗糙度，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值量化。測(cè)量表面粗糙度的一種方法是使用3D激光共焦顯微鏡。

在一次實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)噲D使用聚乙烯薄膜（食品保鮮膜）和抗靜電薄膜來(lái)驗(yàn)證薄膜中的靜電和表面粗糙度之間是否存在關(guān)系。為了進(jìn)行粗糙度測(cè)量，我們使用了LEXT OLS5100 3D激光共聚焦顯微鏡。繼續(xù)閱讀以了解結(jié)果！

目視比較抗靜電薄膜與聚乙烯薄膜的表面狀況

我們能夠使用OLS5100 3D激光共聚焦顯微鏡目視確認(rèn)了這兩種薄膜的表面狀況。

OLS5100 顯微鏡使用405 nm紫激光束掃描樣品表面以采集3D數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)與可適應(yīng)405 nm波長(zhǎng)并減少像差的專(zhuān)用LEXT物鏡配對(duì)，可以清晰地捕獲傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡和普通激光顯微鏡難以捕獲的精細(xì)圖案和缺陷。光學(xué)系統(tǒng)也是非接觸式的，因此，即使是薄膜等柔軟樣品，也無(wú)需擔(dān)心會(huì)造成表面損壞。

紅色激光（658 nm：0.26 μm 線距）與紫色激光（405 nm：0.12 μm 線距）    

在此圖中，您可以清楚地看到聚乙烯薄膜的表面沒(méi)有奇特的形狀，并具有輕微的不平整。相比之下，抗靜電薄膜則存在周期性亞微米到幾十納米的鋸齒狀不平整。

50倍物鏡下的聚乙烯薄膜（食品保鮮膜）與50倍物鏡下的抗靜電薄膜    

量化抗靜電薄膜與聚乙烯薄膜的表面狀況

接下來(lái)，通過(guò)使用相同的3D激光共聚焦顯微鏡測(cè)量表面粗糙度，量化了這兩種薄膜表面的視覺(jué)不平度差異。在這一步中，重要的是選擇合適的透鏡來(lái)觀察樣品，以獲得較為可靠的測(cè)量結(jié)果。

得益于Smart Lens Advisor，OLS5100顯微鏡可以輕松確定*所選物鏡是否適合樣品。在本例中，系統(tǒng)確定專(zhuān)用LEXT 50倍物鏡適用于薄膜的粗糙度測(cè)量。

顯微鏡使用50倍物鏡測(cè)量這兩種薄膜時(shí)獲得了以下結(jié)果：

測(cè)量中值得注意的粗糙度參數(shù)為Sq、Sz、Sa、Sdr和Sal。以下是對(duì)這些參數(shù)的概括說(shuō)明：

Sq（均方根高度）、Sz（最大高度）和Sa（算術(shù)平均高度）

這些參數(shù)表示與平均表面相比的不平度大小。在本例中，值較大的抗靜電薄膜表示不平度較大。

Sdr（界面擴(kuò)展面積比）

Sdr表示表面積的增長(zhǎng)率。在本例中，具有較小Sdr值的聚乙烯薄膜表面積較小。相比之下，由于表面的不平度較大，抗靜電薄膜的表面積較大。

Sal（自相關(guān)長(zhǎng)度）

雖然大多數(shù)參數(shù)評(píng)估的是高度方向的粗糙度，但Sal是少數(shù)關(guān)注橫向（如條紋和顆粒密度）的參數(shù)之一。Sal值越小表示形狀越陡、顆粒越細(xì)。相反，Sal值越大則表示表面的不均勻形狀越平緩。因此，我們可以得出結(jié)論，抗靜電薄膜的Sal值越小，在不均勻表面上的顆粒狀越精細(xì)。

用表面粗糙度數(shù)據(jù)測(cè)定薄膜靜電

靜電量的三個(gè)主要決定性因素是接觸面積、摩擦力和濕度。在本文中，我們重點(diǎn)關(guān)注的是與表面粗糙度密切相關(guān)的接觸面積。一般來(lái)說(shuō)，物體之間的接觸面積越大，產(chǎn)生的靜電荷就越多。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們可以看到物體之間接觸面積小的抗靜電薄膜比接觸面積大的聚乙烯薄膜產(chǎn)生的靜電小。與聚乙烯薄膜更光滑的表面相比，抗靜電薄膜較大的不平度減小了接觸面積。您可以在下面看到電荷量與表面粗糙度數(shù)據(jù)的關(guān)系：

抗靜電薄膜與聚乙烯薄膜（食品保鮮膜）