超短飞秒激光器因其能够高效制造复杂的纳米结构和器件而闻名，这些结构和器件可应用于各种领域：微光学元件、光栅、生物医学工程等。在最近两项分别在大西洋两岸进行的研究中，其他表征方法未能得出有效结果，而飞秒激光结构化表面的特性则借助一种独特的扫描电镜图像重建技术得以揭示。

上图：用飞秒激光加工的腔体。

比较表面粗糙度

材料科学专业的学生 Mickaël Le Barh（上图）最近完成了一项关于飞秒激光微加工优化的研究，该研究由加拿大渥太华大学机械工程系完成。

“我们使用飞秒激光加工了深腔（500 µm x 500 µm x 100 µm）（见上图），目标是在腔体的底部和侧面获得尽可能光滑的表面。为了实现这一目标，我们通过目测量化调整了加工参数，但发现进行粗糙度测量也很有用。”

“最初我尝试使用原子力显微镜（AFM）进行这项实验，但由于样品的几何形状复杂，显微镜无法触及腔体底部。后来我们使用配备 Mountains® 软件的蔡司扫描电子显微镜，最终获得了理想的结果。”

上图：具有粗糙度参数的腔体底部三维重建图。

“利用超快激光获得光滑表面在许多目前使用较慢工艺的应用中都非常重要，例如电子显微镜样品制备、微流控通道制造、3D连续切片、微机电系统和微光学元件。”

生物医学应用中的表面润湿性

在类似的应用中，法国贝桑松FEMTO-ST研究所激光材料加工方向的博士研究员Vahan Malkhasyan一直在研究飞秒激光与金属和透明材料的相互作用，以制备用于生物医学器件的超疏水（拒水）和超亲水（超润湿）表面。同样，扫描电镜图像的三维重建对于获得可靠结果至关重要。

上图。由两张不同倾斜角度的扫描电镜图像重建的激光烧蚀微线的三维模型。

“在这项研究中，测量不同表面上撞击坑和烧蚀线的深度至关重要。需要量化的深度范围在5-60微米之间，”Vahan解释说。“我们比较了通过扫描电镜图像立体重建以及光学和机械测量获得的形貌。”

“使用我们的三维轮廓仪，很难获得冲击痕迹的轮廓深度值。在某些情况下，测得的值并不准确。然而，使用我们的 FEI 扫描电子显微镜 (SEM) 获取样品的两张图像，然后使用 Mountains® 软件将它们构建成三维模型，则得到了更可靠的值（见下图）。”

上图。对重建的扫描电镜数据进行自动台阶高度测量。

使用的仪器和软件

扫描电子显微镜 (SEM) + MountainsSEM® 软件