:: AZoNanotechnology Artikel
Ämnet Listar
Bakgrund
Vit Tänder Interferometry
Ljusa InterferometryApplikationer för Vit
NålProfilometry
Atom- StyrkaMicroscopy
Konfigurera AFM för QC-Applikationer
Bakgrund
Mest ytbehandlar metrologybehov kan mötas av en av kompletterande tre bearbetar - den ljusa interferometeren för vit, det atom- styrkamikroskopet och nålprofilometeren.
Den Kvantitativa mätningen av ytbehandlar topografi är ett nyckel- QC-/QAkrav i ett mer och mer brett spänner nu av branscher, produkter och material. Detta inkluderar mätningar på färdigt - produkter, forskning och utveckling (R&D) in i nytt ytbehandlar och ytbehandlar behandlingar och i-processaa övervakning under volymproduktion.
Material inkluderar belägger med metall, komposit, plast-, pappers-, målat och pläterat ytbehandlar, poröst ytbehandlar och exponeringsglas.
Chaufförer för dessa mätningar spänner från kritiskt funktionellt, och kapaciteten får effekt, som i fallet av ett delvist bearbetat halvledarerån ytbehandla, till förväntad livstid, liksom för att uthärda för höftimplantat ytbehandlar, till estetiska överväganden, exempel som ett är den orange peelen i automatiskt, målar.
Ett nummer av olik kontakt och noncontact tekniker stöttar för närvarande denna applikationmångfald, tvåna som bredast lätt används vara interferometry- och nålprofilometry för vit. Nu balanseras en annan teknik med även högre upplösning - atom- styrkamicroscopy - till övergången från labbet till atlinen och on-line applikationer.
.jpg)
Figurera 1. Optiska profilers brunn-passas för att mäta ytbehandlar roughness på rakblad och andra bladtyper.
Vit Tänder Interferometry
Är den ljusa interferometryen för Vit som ofta ses till som optisk profilometry, ett mångsidigt, och den kraftiga optiska metoden, som använder lätt, vinkar som extremt en preciseralinjal. Detta är fulländat genom att använda det samma störningsfenomen som producerar kulöra musikband, när solljus reflekteras av ett mycket tunt filmar av bensin som svävar på en bevattnapöl.
En optisk profiler är en typ av mikroskopet som ljust från en lampa delas i in i två banor av reflektera delvist avspeglar kallat en stråladelare.
En bana riktar lätt på till ytbehandla testar under, den annan banan riktar lätt till sänker mycket hänvisar till ytbehandlar.
Reflexioner från tvåna ytbehandlar recombineds i mikroskopet och avbildas på en digital kamera. När den recombined banaskillnaden mellan strålar är på beställa av några våglängder av ljust eller, mindre, störning uppstår. Detta producerar en serie av mörker och lätt musikband som kallas franser. Dessa franser motsvarar till ytbehandla drar upp konturernaa av av testa ytbehandlar och att kartlägga dess topografi för lodlinjen (Z-axel) på en upplösning som kick som 0,1 nanometer.
XY upplösningen beror på det primat av mål och numrera av kameraPIXEL och kan vara så fint som 500 nanometers. Tekniken ger också nanometers för evig sanningexakthet ±3 i Z-Axeln.
Ström kommersiellt - tillgängliga optiska profilers spänner från benchtopR&D-system instrumenterar erbjudande strömlinjeformad funktionsduglighet för on-line eller på-fodrar processaa övervakning. Det mest avancerad av dessa frambringar statistiskt ytbehandlar topografidata, liksom Ra och Rq (Genomsnittet & RMS-roughness) och inkluderar även avbildar analysprogramvara som beräknar särdragbredder, och släktingen placerar, och, som kan skräddarsy för att identifiera, avsteg från ett ideal formar. De möjliggör också att avskärma för hoppar av, liksom skrapor, och gropar, på operatör-specificerade lateral- och lodlinjeingångar, med automatisk delkassering och orsaka-att logga för förbättrat processaa kontrollerar.
.jpg)
Figurera 2. Detta exempel markerar gynnar av arrangerar gradvis att avbilda med en AFM. (Lämnad) Topografi och arrangerar gradvis avbildar (rätten) av en cryo-microtomed multilayer polyetylen tar prov. Stundtopografi domineras av storskaliga vågformighetar, arrangerar gradvis ger en rengöring beskådar av det i lagert strukturerar. Den Extra boten strukturerar shows närvaroen av lilla liten droppe.
Ljusa InterferometryApplikationer för Vit
Fördelarna av optisk profilometry är versatility, rusar, och den dynamiska breda Z-Axeln spänner. Plusen denna är en fullständigt noncontact metod. De stora dynamiska spänner av dagens digitala kameror låter dess bruk med ytbehandlar reflexionsförmågor som upp till spänner från 0,5% mer än 90%. Dessutom därför att den optiska profileren är avbilda, bearbeta, som gör områdesmätningar med varje dataförvärvhändelse, det kan profilera en mycket snabbare ytbehandla, än en bearbeta, som måste att fortsätta serie, pekar pekar by.
Och en av fördelarna av den som är ett optiskt som är noncontact bearbetar är, att instrumentera kan göra mätningar till och med genomskinliga fönster, liksom in dammsuger kammare eller att paketera för produkt. Plusen de senaste programvaru- och maskinvaruföljena möjliggör dessa instrumenterar till den dynamiska studien, och stoppat vinka av flyttning ytbehandlar, som i MEMS-apparater liksom micromirroren gå i flisor använt i projektionstelevisioner.
Avslutningsvis erbjuder den optiska profileren en mycket stor Z-Axel spänner, från några särdraghöjder för nanometers som upp till så är stora som 10.000 mikroner.
Kvalitets- applikationer för optiska profilers spänner över allt från cleanroomapplikationer i rymd, och läkarundersökningapparater till fabriken däckar applikationer i tyngre branscher liksom automatiskt.
I benämner av kick profilerar applikationer, används denna teknologi nu av en av de ledande U.S.-producenterna av kök- och badrumvattenkranar och släkta monteringar. Instrumenterar är van vid undersöker ytbehandla av delar för och efter kromplätering.
Ursprungligen använt för processaa utveckling, framkallades dessa mätningar in i processaa QC-specifikationer som korrelerar med märkt kosmetiskt kvalitets- såväl som motstånd till skalning och att göra full av hål för krom.
En Annan optisk profilerapplikation är på en ha som huvudämneproducent av rakblad. Här instrumenterar används för två som nyckel- QC-mätning-plugghäst metar av bladet kantar, och djupet och kvalitets- av ställning markerar. Bladen skapas som ett fortlöpande köar av upp till tiotusentals blad, som därefter singulateds automatiskt, genom att låsa fast på dessa den mekaniskt skapade ställningen, fodrar. Plugghästen metar är en bestämt kritisk QC-mätning, därför att upp till 1 miljon blad dispositioneds baserade på optiska profilerdata från endast några statistiska tar prov endast i varje grupperar.
I en mycket olik låg volym/kick värdera applikationen, använder NASA-leverantörer denna typ av den optiska profileren för att undersöka, och att utvärdera rymdfärjafönstren för mikro-gropar som orsakas av mikrometeoriten, får effekt. Baserat på resultaten av dessa mätningar, byts ut de dyra safirfönstren typisk efter fyra till fem beskickningar.
.jpg)
Figurera 3. Optiska profilers används brett i producenten av medicinska apparater, som illustrerat i dessa mätningar av en variation av implantatet ytbehandlar: Kuper implantathuvudet för höft (ladda att uthärda ytbehandlar) (A), implantatet för höft (B), implantatet för knä (C) och (D) den tand- implantatet.
NålProfilometry
Nålprofilometry har varit omkring för årtionden, yet det återstår bearbeta av primat i flera nyckel- applikationer, i del på grund av dess utmärkta kapacitet som kostar förhållande. I en nålprofilometer dras entippad visare eller nål över en ytbehandla av en precision vinkar arrangerar. Variationer ytbehandlar in topografi orsakar lodlinjenålrörelse som avkänns av en Linjär VariabelDifferensOmformare (LVDT). Instrumentera upplösning beror på radien för nålspetsen och kan vara så fint som 1 nanometer i höjd.
Även Om det är en ytbehandlakontakt bearbetar klart, instrumenterar den låga nålapplikationstyrkan av gör typisk denna teknik oskadlig. Fördelarna av nålprofilometry är dess kapacitet snabbt att utföra långa linjära bildläsningar - upp till 200 millimetrar - dess kapacitet att kvantifiera förhållandevis stort kliver höjder, och dess low kostar.
Den är bäst som används för utveckling, göra ett tvärsnitt data; stundområdesdata kan ackumuleras av rasterscanning, är denna typisk fulländad på higher rusar och genomgång genom att använda optisk profilometry.
Marknadsföra för nålprofilometers domineras av kvalitets- applikationer som gäller, filmar och beläggningar. Ett strömexempel är kvalitets- kontrollerar av förkopprapläteringen på skrivabeståndsdelen av faktiskt varje gjort hårddiskdrev.
Another mått forma av microlensna som används i DVD eller liknande spelare för optisk diskett. En nyckel- applikation i halvledarebranschen är kontrollerar av filmar spänningen, både som är compressive och som är tänjbar. Denna spänning snedvrider rånet, och nålen är van vid mäter snabbt dess krökning och beräknar storleken av spänningen från dessa data.
.gif)
Figurera 4. I en typisk optisk profiler antecknar en digital kamera franser som resulterar från reflexioner av en testa ytbehandlar, och en hänvisa till ytbehandlar. Systemdatoren konverterar dessa franser in i kickupplösning
topographic information.
Atom- StyrkaMicroscopy
De senast bearbetar i arsenalen av lösningar för QC-metrology är det atom- styrkamikroskopet (AFM). I en AFM, enbot spets liksom en singelkristall av silikoner eller diamanten monteras på en lättvikts- cantilever beväpnar och kom med in i kontakt med en ytbehandla. Interatomic styrkor orsakar avböjning i den förhållandevis mjuka cantileveren. Först är dessa styrkor svagt attraktiva, men de blir starkt motbjudande som ytbehandlar kontakten göras. De mycket små cantileveravböjningarna avkänns, genom att studsa en laser, strålar av cantileveren och på en positionsensing fotodetektor.
I en modern reklamfilm AFM, monteras cantileveren eller ta prov, på en tredimensionell precisionutlösare, vanligt ett piezoelectric tubelike strukturerar. Mest gemensam är detta van vid underhåller en konstant växelverkanstyrka mellan ta prov och spetsen. Vid raster-scanning ytbehandlar spetssläktingen till ta prov, ett kvantitativt topographic kartlägger kan vara skapat baserat på den piezo spänningen som behövs för att underhålla konstant växelverkanstyrka. Denplana (eller XY) upplösningen av en AFM begränsas främst av spetsradien, och den är ofta 10 nanometers eller förbättrar ibland. Upplösningen i lodlinjen (Z) dimensionerar förbinds inte direkt till spetsen och kan vara i spänna av 0,05 nanometer (0,5 Å).
Instrumentera också kan fungeras i TappingMode. Här göras cantileveren för att svänga snabbt gillar trimma - dela sig och lätt att knacka lätt på på ytbehandla. I detta funktionsläge av funktionen arrangerar gradvis amplituden och av den svängande cantileveren är den van vid gagen ytbehandlar topografi. Detta funktionsläge används brett, därför att det är ideal för delikat tar prov - blöta även membran - därför att det undviker sidostyrkor mellan spetsen och ytbehandlar. TappingMode är fördelaktig för hårt tar prov liksom belägger med metall, därför att den mer stor precision för tillstånd av styrka kontrollerar.
Förutom enkelt att mäta ytbehandla topologi, AFM-ytbehandla-spetsen växelverkan kan anpassas för att göra en vara värd av kemiska och elektromagnetiska mätningar för läkarundersökningen. Exempel inkluderar att kartlägga sidostyrka på spetsen (nanoscalefriktion), och bestämma piezoelectric aktivitet jämnar.
Konfigurera AFM för QC-Applikationer
På grund av dess nanoscaleupplösning är AFMEN vanligt ansedd det ultimat ytbehandlar metrology instrumenterar, vid något. Den kan profilera ytbehandlar formligen på den jämna singelmolekylen. Och i motsats till tidigare forskning bearbetar, det kan fungera på en variation av ytbehandlar, med ingen krävd special förberedelse. Den kan även sondera ytbehandlar som fördjupas in bevattnar och andra flytande.
Emellertid, tills mycket för en tid sedan, majoriteten av AFM-applikationer har begränsats till forskninglaboratoriumet och R&D-lättheter. Detta är, därför att AFMs inte erbjöd den erforderliga ruggedizationen och den fungerande enkelheten för bruk av halv-kompetent operatörer i produktionmiljön. Ett undantag till detta har varit halvledarebranschen, som nu använder omfattande AFMs för att validera flera arrangerar av minnet, och logik gå i flisor produktion bearbetar.
En typisk reklamfilmforskningapplikation är på 3M, en del- leverantör för ha som huvudämne för disponibla blöjaprodukter. Bindemedlet tejpar på dessa produkter bör säkert stänga sig av en singel räcker pressen för att ge en säker känsla till föräldern som ändrar ett barn. Men detta beror på en enhetlig applikation av bindemedel med inga kala fläckar, eller olika adhesion jämnar. Företaget fick för en tid sedan en AFM till studien som den adhesive remsan som använder en kallad teknik, arrangerar gradvis att avbilda.
Denna är en f8orlängning av TappingMode att avbilda. Arrangera gradvis att avbilda går enkelt topografisk kartlägga för det okända Genom att kartlägga ut arrangera gradvis av den svängande cantileveren. Specifikt är kan den känslig till variationer i adhesion och viscoelasticity och ge information om tar prov sammansättnings- och microphaseavskiljande.
Enligt 3M har denna teknik avslöjt att intressera särdrag som inte hade avkänts av någon annan teknik. Dessutom tro 3M som dessa särdrag kunde vara viktiga morfologiska ändringar i utformningen.
AFMs också har lyckat använts i ett nummer av felanalys- och produktförbättringsapplikationer.
Till exempel behövde ett företag på burk för fisk att analysera därför deras tonfisk hade ett kortare än förväntat hyllaliv. AFMEN var van vid analyserar att täcka försämring på det inre kan ytbehandla. Detta avslöjde att kännetecken i närmare detalj bevattnar använt av canneryen försämras polymern som skyddande täcka som är van vid, skyddar tonfisken från exponeringen för att gör bar belägger med metall.
Nu balanseras en ny utveckling av överenskommelsen ruggedized AFMs för att ta dessa samma kapaciteter från R&D-labbet in i konventionella QC-funktioner. Tidig sortapplikationer för dessa nya instrumenterar är för att övervaka ytbehandlar roughness och hoppar av, i täckt, ytbehandlar och bötfäller fullföljande. Andra tidig sortadopters är i området av filmar och omkullkastar liksom den aluminized polymern filmar.
Avslutningsvis ytbehandlar QC-mätningar av topografi i en variation av applikationer kan servas med tre grundläggande typer av instrumenterar - den optiska profileren, det atom- styrkamikroskopet och nålprofilometeren.
Emellertid är den inte alltid fri till det uninitiated som av dessa att närma sig är bäst för ett givet bruk. Därför och att välja rätten instrumentera för en särskild applikation kräver att bli partner med med en leverantör som förstår kapaciteterna och begränsningarna av varje av dessa teknologier.
.jpg)
Denna information har varit sourced, granskad och anpassad från material förutsatt att av Bruker AXS.
För mer information på denna källa behaga besök Bruker AXS.