给光以“尺”的度量——OTSUKA大塚电子全系列光学测量仪器选型指南 摘要

摘要

光，看不见、摸不着，却承载着半导体、显示、材料、医药等众多行业最核心的品质信息——薄膜厚度、颗粒大小、光谱特性、相位差……如何精准地“度量"光，是产品质量控制的底层命题。OTSUKA大塚电子四十余年来深耕光学特性评价领域，以多通道光谱仪为核心技术平台，构建了覆盖膜厚测量、纳米颗粒分析、光源评价、相位差检测等完整产品矩阵。本文从技术原理出发，系统解析大塚电子各大产品系列的核心差异与选型逻辑，帮助读者在纷繁的型号中找到那把适合的“光之尺"。

关键词：OTSUKA大塚电子；光学测量；膜厚仪；光谱仪；选型指南

一、为什么需要“度量"光？

半导体晶圆上镀的那层膜，厚度偏差1纳米，芯片性能可能天差地别；LED灯具的光谱分布偏了5纳米，色温就从暖白变成了冷白；药液中的纳米颗粒大了几十纳米，药效和安全性就可能失控。

这些看不见、摸不着的“光的信息"，恰恰决定了产品的品质边界。OTSUKA大塚电子做的事情，就是用精密的光学测量仪器，把这些“看不见"变成“测得准"——给光一把精确的尺子。

大塚电子总部位于日本，四十余年来专注于光学特性评价设备的研发与制造，产品涵盖光谱仪、膜厚仪、椭偏仪、相位差测量仪、Zeta电位/粒径分析仪、光源照明及FPD/半导体检测设备等多个领域。其核心竞争力在于以多通道光谱检测技术为底座，向各个垂直应用场景延伸——同一套光谱引擎，搭配不同的光学系统和算法，就能解决不同领域的测量难题。

二、核心技术底座：MCPD多通道光谱仪

在深入各产品系列之前，有必要先了解大塚电子的“技术心脏"——MCPD系列多通道光谱仪。

MCPD（Multi-Channel Photo Detector）是从紫外到近红外领域对应的多功能多通道分光检测器。其核心是一台512通道或1024通道的检测单元，样品发出的光通过光纤引导，经光栅分光后由自扫描检测单元检出。最短5毫秒即可完成一次光谱测量。

MCPD系列包含MCPD-9800和MCPD-6800两大主力型号，覆盖9个波长范围的检测器选项。MCPD-9800作为旗舰机型，实现了宽动态范围、低杂散光以及更高速度、更高再现性。MCPD能满足日本工业标准JIS Z 8724（颜色的测量方法-光源色）中对分光测光器的全部精度要求——波长偏差在±0.3nm以下，强度比10:1时直线偏移在±1%以内。

MCPD系列的核心价值在于“通用性" ——它不只是一个独立产品，更是大塚电子几乎所有其他产品的“测量引擎"。无论是膜厚测量、光源评价、物体颜色测量还是显微分光，都可以基于MCPD检测器搭建。理解了这个逻辑，就不难理解大塚电子的产品架构：MCPD是“芯"，各种应用型产品是“壳" 。

三、膜厚测量产品线：从晶圆到薄膜的全覆盖

膜厚测量是大塚电子的核心优势领域，产品线覆盖从晶圆级到微观级、从实验室到生产线的完整场景。

3.1 SF-3系列：分光干涉式晶圆膜厚仪

定位：晶圆/玻璃基板的非接触式厚度在线检测。

SF-3采用分光干涉法，可实时检测WAFER基板在研磨制程中的膜厚变化，以及玻璃基板在减薄制程中的厚度变化（甚至可在强酸环境中工作）。测量厚度范围覆盖0.1μm～1600μm，精度达±0.1%以下。

主要型号与选型：

选型要点：根据晶圆或基板的目标厚度范围选择对应型号。SF-3/200适合薄片工艺，SF-3/1300适合厚片或特殊材料。SF-3/BB为宽量程型号（5～775μm），适合厚度变化较大的产线。

3.2 OPTM系列：显微分光膜厚仪

定位：微观区域（最小约3μm）的膜厚、折射率n、消光系数k、绝对反射率分析。

OPTM（Optimum）系列是一款可替代椭偏仪的高性价比分光膜厚仪。核心优势在于：非接触、非破坏、对焦加测量1秒完成。配备的技术可针对透明基板去除背面反射，实现“真实反射率"测量。软件操作简单，初学者也能轻松解析建模。

主要型号与选型：

选型要点：根据待测膜层的材料透光特性选择波长范围——紫外-可见区选A1，可见-近红外区选A2，近红外区选A3。OPTM支持多层膜解析（最多50层） ，适合复杂膜系结构分析。

3.3 Smart膜厚仪 SM系列

定位：简便、经济的反射分光法膜厚测量。

SM系列采用反射分光法（光学干涉法），提供Standard（SM-110SO） 和Pro（SM-110PO） 两个版本。测量膜厚范围0.1～100μm（单层）、1～100μm（多层）。

选型要点：适合膜厚在微米级、不需要显微级空间分辨率的常规膜厚检测场景。

3.4 膜厚测量产品选型速查

四、纳米颗粒分析产品线：从粒径到Zeta电位

纳米颗粒的表征涉及粒径、Zeta电位（表面电荷）、分子量等多个维度。大塚电子基于动态光散射法（DLS） 和电泳光散射法（ELS） ，提供了完整解决方案。

4.1 ELSZ系列：Zeta电位·粒径·分子量综合测定

定位：从稀薄溶液到浓厚溶液的Zeta电位、粒径、分子量一站式测定。

ELSZ系列采用电泳光散射法（激光多普勒法） 测量Zeta电位，动态光散射法（光子相关法） 测量粒径。核心优势包括：采用最新型号高灵敏度APD，感度提升并缩短测量时间；可在0～90℃宽温度范围内测量；可对应浑浊的高浓度样品。

主要型号与选型：

1：需搭配选配件pH滴定仪；2：需搭配pH滴定仪和粒径流动容器

选型要点：需要三项全功能选ZS；仅需粒径+Zeta电位选Z；仅需粒径+分子量选S。ELSZ-2000ZS粒径测量范围0.6nm～10μm，浓度范围0.00001%～40% 。

4.2 nanoSAQLA：多样品纳米粒径快速测定

定位：高通量、多样品的粒径快速筛查。

nanoSAQLA同样采用动态光散射法（DLS），粒径测量范围0.6nm～10μm。最大亮点是一个单元可连续测量5个样品，标准测量时间仅1分钟。可选配自动取样器AS50，实现更高通量的自动化测量。

选型要点：适合需要批量样品快速筛查的场景——如制药QC、墨水/涂料研发、CMP浆料检测等。如需更高自动化，选配AS50自动取样器。

4.3 纳米颗粒分析产品选型速查

五、光源与照明评价产品线

大塚电子在光源评价领域同样拥有完整的产品矩阵，覆盖从LED芯片到大型灯具的全尺度。

5.1 GP系列：分光配光测量系统

定位：LED、OLED、照明灯具的全角度光谱与配光分布测量。

GP系列通过自动控制2轴测角仪测量每个角度的光谱分布，再通过球带系数法计算总光谱辐射通量、总光通量、色度、色温等参数。支持长达2400mm的LED照明灯具的光分布测量。

主要型号与选型：

选型要点：根据样品尺寸和类型选择——芯片级选GP-510U或GP-500，模组级选GP-1100，大型灯具选GP-2000。GP-2000兼容Type B和Type C两种光路制式，灵活性最高。

5.2 IL100：紫外分光辐射照度测量系统

定位：光源的紫外-可见-红外光谱辐照度高精度测量。

IL100搭载高灵敏度紫外光谱传感器，覆盖UVA、UVB、UVC全波段，检测精度可达±2%以内。波长范围提供220～850nm（紫外-可见）和300～950nm（紫外-可见-红外）两种检测器选项。

选型要点：根据待测光源的光谱范围选择检测器——仅紫外-可见选标准型，需扩展到近红外选红外型。

5.3 光源评价产品选型速查

六、特殊功能测量产品线

6.1 FE-5000：椭偏仪

定位：纳米级多层薄膜的厚度与光学常数（n,k）分析。

FE-5000在250～800nm波长范围内测量椭圆参数（TANψ、COSΔ），通过可变反射角测量（45～90°）详细分析薄膜。采用超过400通道的多通道光谱快速测量，适用于半导体晶圆（栅氧化膜、氮化膜）、复合半导体、FPD取向膜、光学薄膜等。

选型要点：适合需要纳米级薄膜厚度和光学常数精密分析的研究与工艺开发场景。样品尺寸最大200×200mm。

6.2 RE-200：高速相位差测量装置

定位：光学膜、树脂、玻璃等透明材料的相位差（Re）和主轴方位角高速测量。

RE-200的核心竞争力在于速度——光轴检出同时可高速测量相位差，处理时间低于0.1秒，号称最快速。可测从0nm开始的低（残留）相位差，无驱动部设计保证了高重复再现性。测量波长除标准550nm外，还可选配其他波长。可选配自动旋转倾斜治具实现Rth测量和各方位角测量。

选型要点：适用于相位差膜、偏光膜、椭圆膜、视野角改善膜等光学功能膜的品质检测。如需Rth测量，选配自动旋转倾斜治具。

6.3 MINUK：光波动场三维显微镜

定位：透明/半透明材料的纳米级三维缺陷与异物检测。

MINUK是大塚电子2024年发布的全新产品，采用的光波动场观察技术，一次拍照即可瞬时获得深度方向的信息。可非破坏、非接触、非侵入地评价纳米级的透明异物和缺陷，无需对焦。空间分辨率：XY方向691nm（一次拍照）/488nm（合成） ，Z方向10nm（位相差） 。

选型要点：适用于高性能薄膜、玻璃等透明材料以及半导体晶圆表面和内部的缺陷、划痕、填充物检测。技术前沿，适合研发与高阶品控场景。

6.4 ASA-1000：绝对屏幕校准仪

定位：车载前照灯的配光调校检测与标准样车筛选。

ASA-1000供整车厂商或前照灯厂商使用，可在新车型研发及量产前完成前照灯的配光调校检测。

6.5 其他型号一览

七、全系列选型总览

7.1 按应用领域速查

7.2 选型三步法

第一步：明确测量对象

• 测薄膜厚度 → 膜厚测量产品线（SF-3/OPTM/SM）

• 测纳米颗粒 → ELSZ系列或nanoSAQLA

• 测光源品质 → GP系列或IL100

• 测光学膜相位差 → RE-200

• 测透明材料缺陷 → MINUK

第二步：明确精度与尺度

• 晶圆级宏观测量 → SF-3

• 显微级微观测量 → OPTM（最小3μm光斑）

• 纳米级颗粒分析 → ELSZ（0.6nm起步）

• 全角度配光分析 → GP系列

第三步：明确使用场景

• 研发实验室 → 功能全面的旗舰型号（如MCPD-9800、EL SZ-2000ZS）

• 产线在线检测 → 高速、自动化型号（如SF-3、nanoSAQLA AS50）

• 品控抽检 → 经济实用型号（如SM系列、ELSZ-2000S）

八、结语

OTSUKA大塚电子的产品哲学可以概括为：以“光"为尺，以“谱"为据。

从MCPD多通道光谱仪这一核心技术底座出发，大塚电子将光谱测量能力延伸到了膜厚、颗粒、光源、相位差、缺陷检测等各个维度——看似产品线庞杂，实则逻辑清晰：同一套光谱引擎，针对不同的测量对象（膜、颗粒、光源、材料），搭配不同的光学前端（显微、测角、散射、干涉）和算法模型，就变成了不同的产品。

选型的本质，就是搞清楚三个问题：测什么？怎么测？在哪里测？ 这三个问题想清楚了，在大塚电子的产品矩阵中找到对应的型号，就不是难事。