抛光粉是精密加工领域的核心耗材，其粒度分布直接决定抛光成品的表面质量。在实际加工场景中，微量超大杂质颗粒就能够在晶圆芯片、光学玻璃及高精度构件表面造成永久性划痕与点状凹坑缺陷，显著拉低成品良率。长期以来，激光衍射法凭借检测速度快、数据重复性佳、可覆盖粒径区间广等优势，成为抛光粉粒度检测（主要是D50、D90）的主流方案。但当样品内异常大颗粒含量极低时，该检测方式捕捉的大颗粒衍射响应信号强度微弱，会被合规颗粒的散射信号掩盖而难以实现有效识别与定量捕获，这便催生了对更高灵敏度检测技术的需求。

在此行业痛点下，SPOS单颗粒光学传感技术凭借单颗粒逐一计数、极值颗粒精准溯源、微量大颗粒定量检测的核心优势，在抛光粉异常大颗粒检测方面表现出极大的应用前景。

SPOS技术工作原理以及与激光衍射法对比

SPOS技术的核心在于“单颗粒”检测模式，并基于传统光阻法的原理上叠加光散射理论。当悬浮在透明液体中的颗粒一个一个流经狭窄的光学传感区时，每个颗粒会遮挡一部分入射的激光光束或产生光散射，导致探测器接收到的光强产生一个瞬间变化。不同大小的颗粒产生不同程度的光消减（光遮挡）或光散射，经脉冲高度分析仪把这些光信号转换成电脉冲，并校准曲线转化后，即可得到悬浮液中颗粒的粒径和数量信息。

SPOS原理（来源：奥法美嘉）

基于这种原理，SPOS技术与激光衍射法粒度检测本质差异：

（1）激光散射法：属于多颗粒集合拟合检测，主要采集检测光路内同时存在的成千上万颗抛光粉颗粒叠加后的综合衍射、散射光信号，无单颗粒独立信号，后续依托数学迭代算法、拟合模型反演推算出D10、D50、D90等粒径分布指标，属于间接测算，因此其数据存在模型依赖性，同时对粒度分布尾部微量大颗粒识别能力较差，只要异常大颗粒体积占比低，叠加信号即无法将其区分，加之算法平滑降噪处理，会直接抹除大颗粒极值数据。

激光衍射原理（来源：网络）

（2）SPOS技术：属于单颗粒离散检测，严控流体状态实现颗粒逐颗过光路，一颗粒对应一组独立光电脉冲信号，不受主体细颗粒干扰，无需算法拟合，可可独立捕捉每一颗超大颗粒信号，并直接测算得出超过特定值的数量和粒径数据，精准区分少量大颗粒。

SPOS测量数据案例（来源：上海梓梦）

SPOS系统的选型策略

抛光粉品类细分度高，在抛光粉异常大颗粒检测的实际应用中，SPOS系统的选型需综合考虑样品特性、检测需求和操作场景等不同方面。

1、传感器类型选择

SPOS系统的核心是传感器，其选型直接决定了检测能力。SPOS系统的传感器有光消减传感器、光散射传感器以及光消减+光散射复合传感器。通常，光消减传感器检测产生的脉冲信号幅度与颗粒截面积成正比，且与颗粒的组成和折射率无关，其检测范围下限一般1.5μm，适合1.5～400 μm大粒径颗粒的可靠计数；而光散射理论则可检测特定散射角范围内光强度的瞬时增加，对小粒径颗粒（0.5～3～5 μm）具有极高的灵敏度，但检测上限相对有限；而如果将两种传感器配合，SPOS则可检测范围可以覆盖0.5μm到400μm的颗粒检测，并具有高灵敏度，因此这类复合传感器已成为当前SPOS系统的主流配置。

2、稀释系统的配置

SPOS 检测技术要求粉体颗粒逐个穿过传感检测区域，若多个颗粒同步进入检测区会产生测量偏差，因此样品浓度需控制在适宜区间。针对高固含抛光浆料体系，配套自动稀释模块是保障检测精度的必要配置。

3、通道数

SPOS仪器通常将整个粒径检测范围（如0.5μm - 400μm）划分成多个“刻度”或“区间”数量，即通道数。通道数越多，每个“刻度”越精细，分辨率越高，能定位的粒径信息就越具体，仪器能够清晰区分相邻粒径的颗粒，精准分辨出大颗粒区域（尾端）的细微变化，避免将大颗粒与背景噪音或小颗粒混淆。通常，常规的CMP磨料可选用512通道的SPOS系统，对于高纯或者复杂成分的CMP浆料则可选择能够提供更极致的分辨率的1024通道的SPOS系统，保证产品批次间的一致性。

小结

传统激光衍射法依托集合拟合算法适配抛光粉常规中位粒径检测，可满足大批量常规粒度质控需求，但天生存在尾部微量大颗粒识别盲区，无法适配晶圆、高端光学元件等高精密加工场景的极限质控标准。相较而言，SPOS单颗粒光学传感技术颠覆了集合检测逻辑，依托逐颗粒光电采集、无拟合直接测算的核心特性，补齐了微量超大杂质颗粒精准识别、定量计数的技术短板，解决了行业长期存在的大颗粒颗粒缺陷管控难题。未来伴随半导体、光电行业加工精度持续升级，以SPOS为核心的极值颗粒检测方案在高端抛光粉出厂质控、浆料在线检测上或许有着更加广阔的应用空间。

粉体圈Corange整理