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토픽 명부
배경
공정한 판단 간섭 측정
공정한 판단 간섭 측정 응용
첨필 Profilometry
원자 군대 현미경 검사법
QC 응용을 위한 구성 AFM
배경
대부분의 지상 도량형학 필요는 3개의 무료한 공구 - 공정한 판단 간섭계, 원자 군대 현미경 및 첨필 외형 분석기의 한에 의해 충족될 수 있습니다.
지상 지세의 양이 많은 측정은 지금 기업, 제품 및 물자의 점점 넓은 범위에 있는 키 QC/QA 필수품입니다. 이것은 새로운 표면으로 완제품에 측정을, 연구와 개발 (연구 및 개발) 및 지상 처리 및 양 생산 도중 감시하는 에서 프로세스 포함합니다.
물자는 금속, 합성물, 플라스틱, 종이, 그려지고 도금한 표면을, 다공성 표면 및 유리 포함합니다.
이 측정을 위한 운전사는 심미적인 고려사항에, 진보적인 임플란트 베어링 표면을 위한과 같은 예상한 일생에 부분적으로 가공한 반도체 웨이퍼 표면의 경우에 것과 같이 중요한 기능과 성과 충격에서, 자동 페인트에 있는 오렌지 필인 보기 구역 수색합니다.
다수 다른 접촉 및 몸의 접촉이 없는 기술은 지금 이 응용 다양성을, 2 널리 이용되는인 공정한 판단 간섭 측정과 첨필 profilometry 지원합니다. 지금 고해상 조차를 가진 다른 기술은 실험실에서 atline와 온라인 신청에 전환에 - 원자 군대 현미경 검사법 - 자세를 취합니다.
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숫자 1. 광학적인 프로 파일러는 면도날과 그밖 잎 모형에 측정 표면 거칠기를 위해 적절합니다.
공정한 판단 간섭 측정
수시로 광학적인 profilometry로 불린 공정한 판단 간섭 측정은, 극단적으로 정확한 통치자로 광파를 이용하는 다재다능하고 강력한 광학적인 방법입니다. 이것은 햇빛이 근해 물웅덩이에 뜰 가솔린의 아주 박막 떨어져 반영될 때 착색한 악대를 생성하는 동일 방해 현상을 사용하여 달성됩니다.
광학적인 프로 파일러는 램프에서 빛이 광속 분리기이라고 칭한 부분적으로 반영 미러에 의해 2개의 경로로 나뉘는 현미경의 모형입니다.
1개의 경로는 아주 편평한 참고 표면에 시험 상황에서 표면에 빛을, 그밖 경로 지시합니다 빛을 위에 지시합니다.
2개의 표면에서 반영은 현미경에서 디지탈 카메라에 imaged 재결합되고. 재결합되는 光速 사이 행로차가 빛 더 적은의 약간 파장의 명령에 있을 때, 방해는 생깁니다. 프린지에게 불린 일련의 어둡고 가벼운 악대가 이것에 의하여 생성합니다. 이 프린지는 0.1 나노미터 해결책에 그것의 수직 (Z 축선) 지세를 높게는 지도로 나타내는 시험 표면의 지상 윤곽선에 대응합니다.
XY 해결책은 사진기 화소의 목적 그리고 수의 선택에 달려 있고, 500 나노미터 처럼 잘 일 수 있습니다. 기술은 또한 Z 축선에 있는 절대적인 정확도 ±3 나노미터를 제공합니다.
현재 상업적으로 이용 가능한 광학적인 프로 파일러는 benchtop 연구 및 개발 시스템에서 온라인으로를 위한 유선형 기능 또는 에 선 프로세스 모니터링을 제안하는 계기에 구역 수색합니다. 이들의 가장 진보된 것 Ra와 Rq와 같은 통계적인 지상 지세 데이터를 (평균 & RMS 소밀) 생성하고 특징 폭과 상대적인 위치를 산출하는, 이상적인 모양에서 편차를 확인하기 위하여 주문을 받아서 만들어지고 심상 분석 소프트웨어를 포함합니다 조차. 그(것)들은 또한 향상한 순서 관리를 위해 자동적인 부분 거절 및 원인 로그와 더불어 통신수 지정한 옆과 수직 문턱에, 결점을 위한 검열을 찰상과 구덩이와 같은 가능하게 합니다.
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숫자 2. 이 보기는 AFM를 가진 단계 화상 진찰의 이득을 강조합니다. (남겨두는) 지세와 (맞은) cryo-microtomed 다중층 폴리에틸렌 견본의 단계 심상. 지세가 대규모 파동에 의해 지배되는 동안, 단계는 층구조의 청결한 전망을 제공합니다. 추가 미세 구조는 작은 작은 물방울의 존재를 보여줍니다.
공정한 판단 간섭 측정 응용
광학적인 profilometry의 이점은 다양성, 속도 및 넓은 Z 축선 역학 범위입니다. 흑자는, 이것 완전하게 몸의 접촉이 없는 방법입니다. 오늘 디지탈 카메라의 큰 역학 범위는 0.5%에서까지 구역 수색하는 지상 반사력과 그것의 사용을 90% 허용합니다. 더욱, 광학적인 프로 파일러는 각 정보 수집 사건을 가진 지역 측정을 만드는 화상 진찰 공구이기 때문에, 연속으로 진행해야 하는 공구가 점에 의하여 조준하다 더 단단 표면을 매우 윤곽을 그릴 수 있습니다.
그리고 광학 적이고, 몸의 접촉이 없는 공구인 그것의 이점의 한개는 계기가 진공 약실에서 제품 포장과 같은 투명한 Windows를 통해서 측정을 만들 수 있다 입니다. 최신 소프트웨어 및 기계설비 플러스 한 벌은 이 계기를 것과 같이 투영형 텔레비젼에서 이용되는 micromirror 칩과 같은 MEMS 장치에서 이동하는 표면의 동 적이고 및 정지 동작을 공부하는 가능하게 합니다.
최근에, 광학적인 프로 파일러는 10,000 미크론 처럼 중대한 특징 고도까지 약간 나노미터에서 아주 큰 Z 축선 범위를, 제안합니다.
항공 우주와 의료 기기에 있는 청정실 응용 광학적인 프로 파일러를 위한 질 응용에 의하여에서 자동과 같은 중고업에 있는 공장 지면 응용에 모두가 뼘으로 잽니다.
명확한 태도 응용 식으로, 이 기술은 지금 부엌과 목욕탕 꼭지와 관련 이음쇠의 주요한 미국 제조자의 한에 의해 사용됩니다. 계기는 크롬 도금 전후에 부속의 표면을 검토하기 위하여 사용됩니다.
공정개발을 위해 원래 사용해, 이 측정은 크롬 껍질을 벗김과 벽공에 감지한 장식용 질 뿐 아니라 저항과 상관하는 가공 QC 논고로 개발되었습니다.
또 다른 광학적인 프로 파일러 응용은 면도날의 중요한 제조자에 있습니다. 여기에서 계기는 2 칼날 및 깊이의 중요한 QC 측정 갈기 각 및 점수 표의 질을 위해 사용됩니다. 잎은 이들에 기계적으로 만든 점수 선을 물어서 그 때 자동적으로 singulated 수만 잎까지의 지속적인 스풀로 만듭니다. 갈기 각은 1까지 백만개의 잎이 각 배치에 있는서만 약간 통계적인 견본에서 광학적인 프로 파일러 데이터에 유일하게 기지를 두었기 dispositioned 때문에 특히 중요한 QC 측정입니다.
아주 다른 저용량/높은 가치 응용에서는, 미항공 우주국 계약자는 광학적인 프로 파일러의 이 마이크로 운석 충격에 기인한 마이크로 구덩이를 위한 우주 왕복선 Windows를 검토하고 평가하기 위하여 모형을 이용합니다. 이 측정의 결과에 기지를 두어, 비싼 사파이어 Windows는 4개에서 5개의 임무 후에 전형적으로 대체됩니다.
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숫자 3. 광학적인 프로 파일러는 다양한 임플란트 표면의 이 측정에서 설명되는 것과 같이 의료 기기의 제조자에서 널리 이용됩니다: (a) 진보적인 임플란트 헤드, (b) 진보적인 임플란트 컵, (c) 무릎 임플란트 (짐 베어링 표면) 및 (d) 치과 이식.
첨필 Profilometry
첨필 profilometry는 십년간 동안 주변에 있었습니다, 그러나 비율을 요하는 그것의 우수한 성과 때문에 부분적으로 몇몇 중요한 응용에 있는 선택의 공구에, 남아 있습니다. 첨필 외형 분석기에서는, 다이아몬드 기울ㄴ 바늘 또는 첨필은 정밀도 움직임 단계에 의해 표면을 통해 당겨집니다. 지상 지세에 있는 변이는 선형 변하기 쉬운 미분 변형기에 의해 느껴지는 수직 첨필 운동을 일으키는 원인이 됩니다 (LVDT). 계기 해결책은 철필 끝 반경에 달려 있고, 고도 1개 나노미터 처럼 잘 일 수 있습니다.
명확하게 지상 접촉 공구이더라도, 이 기술이 계기의 낮은 첨필 응용 군대에 의하여 전형적으로 비파괴에게 합니다. 첨필 profilometry의 이점은 급속하게 긴 선형 검사 - 200 밀리미터까지 능력을 발휘하는 그것의 기능 -를 상대적으로 큰 단계 고도의 양을 정하는 그것의 수용량, 및 그것의 저가입니다.
그것은 transect 데이터 생성을 위해 잘 사용됩니다; 지역 데이터가 점방식 스캐닝에 의해 누적되는 수 있는 동안, 이것은 광학적인 profilometry를 사용하여 더 높은 속도 및 처리량에 전형적으로 달성됩니다.
첨필 외형 분석기를 위한 시장은 필름과 코팅을 관련시키는 질 응용에 의해 지배됩니다. 1개의 현재 보기는 한 실제로 각 하드 디스크 드라이브의 쓰 성분에 구리 도금의 품질 관리입니다.
또 다른 한개는 DVD 또는 유사한 광학 디스크 플레이어에서 이용된 microlens의 모양을 측정하고 있습니다. 반도체 산업에 있는 중요한 응용은 압축기도 하고 장력 필름 긴장의 통제, 입니다. 이 긴장은 웨이퍼를 휘게 하고 첨필은 급속하게 그것의 곡율을 측정하고 이 데이터에서 긴장의 크기를 계산하기 위하여 사용됩니다.
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숫자 4. 전형적인 광학적인 프로 파일러에서는, 디지탈 카메라는 시험 표면 및 참고 표면 떨어져 반영에서 유래하는 프린지를 기록합니다. 시스템 컴퓨터는 고해상으로 이 프린지를 변환합니다
지형도 작성 정보.
원자 군대 현미경 검사법
QC 도량형학을 위한 해결책의 조병창에 있는 최신 공구는 원자 군대 현미경입니다 (AFM). AFM에서는, 실리콘 다이아몬드의 단결정과 같은 초미세 끝은 경량 공가 무기에 거치되고 표면과의 접촉으로 주어집니다. 원자 사이 힘은 외팔보에 있는 편향도를 상대적으로 부드럽게 일으키는 원인이 됩니다. 이 군대 처음에는 약하게 매력으로서이십시오, 그러나 지상 연락되는 때 그(것)들은 강하게 불쾌하게 됩니다. 작은 공가 편향도는 외팔보 떨어져 그리고 positionsensing 광검출기에 레이저 광선을 바운스해서 느껴집니다.
현대 광고 방송 AFM에서는, 외팔보, 또는 견본은 3차원 정밀도 액추에이터, 일반적으로 압전 관상 구조물에, 거치됩니다. 일반적으로 이것은 견본과 끝 사이 일정한 상호 작용 군대를 유지하기 위하여 이용됩니다. 점방식 스캐닝에 의하여 견본에 관련된 끝은 필요로 한 piezo 전압에 근거하여, 양이 많은 지형도 작성 지상 지도 일정한 상호 작용 병력을 유지하기 위하여 만들 수 있습니다. AFM의 에서 비행기 (또는 XY) 해결책은 끝 반경에 의해 주로 제한되고, 수시로 10발 나노미터 또는 때때로 더 낫습니다. 수직 (z) 차원에 있는 해결책은 끝과 직접 관련있지 않으며, 0.05 나노미터 (0.5 Å)의 범위 안에 일 수 있습니다.
계기는 또한 TappingMode에서 작전될 수 있습니다. 여기에서 외팔보는 가볍게 표면에 두드리는 음차 같이, 급속하게 전류를 고주파로 변환시키기 위하여 제작됩니다. 이 작동 모드에서는, 전류를 고주파로 변환시키는 외팔보의 진폭 그리고 단계는 지상 지세를 측정하기 위하여 이용됩니다. 이 최빈값은이기 때문에 널리 이용됩니다 - 끝과 표면 사이 횡력을 피하기 때문에 민감한 견본 - 젖은에 대하 이상적 막 조차. TappingMode는 군대 통제의 더 중대한 정밀도를 허용하기 때문에 금속과 같은 단단한 견본을 위해 유리합니다.
단순히 측정 지상 지세학 이외에, AFM 표면 끝 상호 작용은 물리, 화학 및 전자기 측정 다수를 만들기 위하여 적응시킬 수 있습니다. 보기는 끝 (nanoscale 마찰)에 횡력을 지도로 나타내고 압전 활동 레벨의 결정을 포함합니다.
QC 응용을 위한 구성 AFM
그것의 nanoscale 해결책 때문에, AFM는 일반적으로 몇몇에 의해 궁극적인 지상 도량형학 계기이라고, 여겨집니다. 그것은 단 하나 분자 수준에 표면을 사실상 윤곽을 그릴 수 있습니다. 그리고 초기 연구 공구와는 다른, 그것은 요구된 특별한 준비 없이 다양한 표면에, 작동할 수 있습니다. 그것은 근해와 그밖 액체에서 가라앉히는 표면을 시험할 조차 수 있습니다.
그러나, 아주 최근에, AFM 응용의 대다수가 연구소 및 연구 및 개발 기능에 수감될 때까지. 이것은 AFMs가 생산 환경에 있는 반숙련 통신수 에의한 사용을 위한 필요한 ruggedization 그리고 사용할 수 있는 간명을 제안하지 않았기 때문입니다. 이것 에는 예외는 기억 장치와 논리칩 생산 과정의 몇몇 단계를 유효하게 하기 위하여 지금 광대하게 AFMs를 채택하는 계속 반도체 산업입니다.
전형적인 상업적인 연구 응용은 3M 의 처분할 수 있는 기저귀 제품을 위한 중요한 분대 공급자에 있습니다. 이 제품에 접착 테이프는 단 하나 손 압박에 의해 안전하게 아이를 바꾸어 부모에게 안전한 감각을 주기 위하여 닫아야 합니다. 그러나 이것은 벌거벗은 반점 또는 부동한 접착 수준 없이 접착제의 획일한 응용에 달려 있습니다. 회사는 최근에 단계 화상 진찰에게 불린 기술을 사용하여 접착성 지구를 공부하기 위하여 AFM를 취득했습니다.
이것은 TappingMode 화상 진찰의 연장입니다. 전류를 고주파로 변환시키는 외팔보의 단계를 밖으로 지도로 나타내서, 단계 화상 진찰은 간단한 지형도 작성에게 지도로 나타내기 저쪽에 갑니다. 특히, 그것은 접착과 점탄성에 있는 변이에 과민하 견본 구성과 microphase 별거에 관하여 정보를 제공할 수 있습니다.
3M에 따르면, 이 기술은 다른 어떤 기술에 의해 검출되지 않았었던 흥미로운 특징을 제시했습니다. 더욱, 3M는 이 특징이 정립에 있는 중요한 형태학상 변경일 수 있었다고 믿습니다.
AFMs는 또한 다수 실패 분석과 제품 개선 응용에서 성공적으로 사용되었습니다.
예를 들면, 물고기 통조림으로 만드는 회사는 왜 그들의 참치가 더 짧게 예상한 재고 유효 기간을 보낸지 분석할 필요가 있었습니다. AFM는 안 깡통 표면에 코팅 나쁘게 함을 분석하기 위하여 이용되었습니다. 이것은 통조림 공장에 의해 이용된 특정 근해에 있는 특성이 노출에서 벌거벗은 금속에 참치를 보호하기 위하여 이용된 중합체 방어 코팅을 악화하고 있었다는 것을 제시했습니다.
지금 콤팩트 ruggedized AFMs의 새로운 발생은 주류 QC 작동으로 이들에게 연구 및 개발 실험실에서 동일 기능을 선택하기 위하여 자세를 취합니다. 이 새로운 계기를 위한 초기 응용은 입히는 표면 및 과료 완료에 있는 표면 거칠기 그리고 결점 감시를 위해 입니다. 그밖 초기 채용자는 알류미늄으로 처리한 중합체 필름과 같은 필름 그리고 포일의 지역에서 입니다.
끝으로, 다양한 응용에 있는 지상 지세의 QC 측정은 계기 - 광학적인 프로 파일러, 원자 군대 현미경 및 첨필 외형 분석기의 3가지의 기본적인 모형으로 서비스될 수 있습니다.
그러나 이들중 어느쪽의 접근이 주어진 사용을 위해 최상 이다, 항상 미숙하것에 명확하지 않습니다. 그러므로, 특정한 응용을 위한 맞은 계기를 선택하는 것은 이 기술의 각각의 기능 그리고 제한을 이해하는 공급자와 파트너가 되기 요구합니다.
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