Themen Umfaßt
Einleitung
Herausforderungen von Hohen Steigungen und von Rauheit
Maximierung des Signals
Schlussfolgerung
Über Nano-Oberflächen Bruker
Einleitung
Optische Auswerteprogramme, die Interferometrie der weißen Leuchte einsetzen, sind eins der genauesten und flexibelsten Metrologiehilfsmittel für Präzisionsdreidimensionale Oberflächenkennzeichnung. Sie sind in einer unglaublich verschiedenen Reichweite der industriellen Anwendungen, vom Maß von Datenspeicher-Lese-Schreibköpfen oder Zylinderwände von Motoren zur Kennzeichnung der trocknenden Kinetik des Lackes und der Kleber, der Halbleiterlinienstärken und der Abstandanalyse und der Metrologie der medizinischen Geräte instrumentell.
Herausforderungen von Hohen Steigungen und von Rauheit
Eine der Herausforderungen mit jedem optischen Maß kennzeichnet alles mit steilen Winkeln. Je größer das Blickfeld einer optischen Anlage, seine numerische Öffnung desto niedriger ist. Beleuchten Sie, das eine Oberfläche durch das Mikroskoplernziel muss für Fokus auf eine Kamera wieder montiert werden, um die Informationen aufzubereiten und den gewünschten dreidimensionalen Lageplan herzustellen schlägt.
Die Leuchte, die von den Oberflächen des höheren Winkels als durch das Mikroskoplernziel angenommen reflektiert wird, wird nicht durch die optische Anlage montiert und macht genaues Maß unmöglich. Diese Metrologiebeschränkung beeinflußt Auswirkungen auf durchtränken und sehr raue Oberflächen. Steile Oberflächen, wie Objektive, Gitter, microfluidics Einheiten und Kugellager haben möglicherweise große Steigungsbereiche, die Leuchte nicht zurück in die Optik reflektieren. Raue Oberflächen enthalten auch viele lokalen Steigungen und haben im Allgemeinen weniger Einbauorte, die in Bezug auf die Optik flach sind. Deshalb wird viel der Leuchte nie durch das Lernziel montiert, und resultierende Daten fehlen entweder laut oder vollständig. Tabelle 1 zeigt theoretische maximale Sammlungswinkel für eine Vielzahl von geläufigen interferometric Mikroskoplernzielen.
Typische Vergrößerungen der Tabelle 1., numerische Öffnungen und Steigungen auf glatten Oberflächen für interferometric Lernziele
| Objektive Vergrößerung | Numerische Öffnung | Nominales Blickfeld (mm) | Maximale Steigung (Grad) |
| 2,5 | 0,075 | 2,53 x 1,9 | 1,9 |
| 5 | 0,13 | 1,27 x 0,95 | 3,8 |
| 10 | 0,3 | 0,63 x 0,48 | 7,6 |
| 20 | 0,4 | 0,32 x 0,24 | 14,2 |
| 50 | 0,55 | 0,13 x 0,1 | 26,7 |
| 100 | 0,7 | 0,07 x 0,05 | 34,8 |
Glücklicherweise beantragen die Grenzen in Tabelle 1 ausschließlich sehr glatte Oberflächen, in denen alle Leuchte, die die Probe von einer einzelnen Richtung schlägt, weg in einer einzelnen Richtung sich reflektiert. Solche Oberflächen würden gewöhnlich sichtlich glatt aussehen und numerisch Oberflächenrauigkeit weniger als 10 nm haben. Viele Oberflächen, besonders maschinell bearbeitete Metalloberflächen, sind- nicht glatte die, und die Leuchte, die sie von einem Winkel schlägt, wird an einer Vielzahl von Winkeln reflektiert. Das Streulicht kann durch das Mikroskop auf diesen raueren Oberflächen montiert werden, ist und, wenn sie das störsignalisierende Verhältnis der Anlage überschreitet, genaue und quantitative Oberflächenmetrologie möglich.
Abbildung 1 stellt den hellen Pfad für steile glatte und raue Oberflächen grafisch dar. Für eine glatte Oberfläche verlässt die Leuchte, die das Mikroskop verlässt, im gleichen relativen Winkel wie die ankommende Leuchte mit gleicher Intensität. Für eine raue Oberfläche verlässt etwas von der verlassenden Leuchte im gleichen relativen Winkel wie die ankommende Leuchte, aber bei einer wenig Intensität, da viel der Leuchte über viele anderen Winkel gestreut wird.
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Abbildung 1. Eine glatte Oberfläche (link) reflektiert alle Vorfallleuchte im gleichen relativen Winkel, dem sie die Oberfläche schlägt. Eine raue Oberfläche (recht) reflektiert etwas von der Leuchte auf diese Weise, aber streut auch eine beträchtliche Menge Leuchte in anderen Winkeln.
Maximierung des Signals
Brukers späteste Generation von optischen Auswerteprogrammen nutzen hoch entwickelte Lichtquellen LED, überlegene Kameras, Präzisionsscanner und hoch entwickelte Schalldämpfungselektronik und -algorithmen, um ihre signa lto- Rauschzahl zu maximieren. Stromsysteme haben einen Geräuschboden mehr als zweimal, die als Produkte der vorherigen Generation niedriger sind. Dieses erlaubt die sogar sehr kleinen Mengen Leuchte eingetrieben durch das Mikroskoplernziel, um zu gute Maßleistung auf einer Oberfläche zu führen.
Abbildung 2 zeigt ein Maß eines Schraubengewindes mit einem Lernziel 20X mit einer theoretischen Steigungsgrenze auf ungefähr 17 Grad. Mehrfache Bereiche sind zusammen genäht worden, um eine Länge von mehr als 4 mm entlang dem Schraubengewinde in einem einzelnen Bild zu erhalten. Gewinde über 63 Grad in der Steigung werden genau gemessen, weil das lärmarme des Instrumentes erlaubt, dass die kleine Menge des Streulichts effizient für genaue Metrologie eingetrieben wird. Mit dieser Art der Konfiguration, können Lernziele 50X Steigungen über 70 Grad erzielen, während sogar ein Lernziel 5X die meisten Daten bis zu 30 Grad und etwas Daten an aufwärts von 50 Grad erzielen kann.
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Abbildung 2. Oberseite: Maße einer 10mm Abstandschraube, die Steigungen von mehr als 63 Grad zeigt, können sogar mit einem Lernziel der Vergrößerung gemessen werden 20X. Unterseite: Maß eines maschinell bearbeiteten Zylinders unter Verwendung des Lernziels 5X mit Über-Blickfeld 1mm2; nahe kontinuierlichen Daten bis zu ungefähr 30 Grad und sporadischen Daten bis zu 50 Grad Steigung.
Für raue Oberflächen bedeutet die verbesserte signalto- Geräuschfähigkeit, dass mehr Daten sogar auf extrem rauen Oberflächen montiert werden. Abbildung 3 zeigt die Daten, die auf zwei sehr rauen Oberflächen erreichbar sind, ein keramisches mit ungefähr 4 Mikrons durchschnittlichen Rauheit und eine CMP-Polierauflage mit mehr als 7 Mikrons durchschnittlichen Rauheit. Ein Feldkonvertierungsobjektiv des Lernziels 20X und 0.55X wurden verwendet, um ein Blickfeld von ungefähr 0.5mm auf einer Seite zu erzielen. Mehr als 95% vom keramischen und mehr als 70% der Fläche der Auflage erzielten gültige Maßdaten und erlaubten Rapid-, genaue und wiederholbarekennzeichnung über ziemlich großen Bereichen. Die 2D Spuren in Abbildung 4 stellen dar, wie lokale Steigungen die theoretische maximale Steigung von 16,7 Grad Maximumwinkel beträchtlich überschreiten können. Winkel aufwärts von 50 Grad werden gemessen.
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Abbildung 3. Metrologie der Rauen Oberfläche der keramischen (Spitzen) und Polierauflage (unter), mit Gesichtsfeldern von 0.42mm x von 0.56mm.
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Abbildung 4. 2D Spuren vom keramischen Teil, das lokale Steigungen von mehr als 50 Grad zeigt, kann gekennzeichnet werden, das viel höher als die angegebene Grenze auf 17 Grad für dieses Vergrößerungslernziel ist.
Schlussfolgerung
Interferometric optische Auswerteprogramme können der hoch seitlichen und vertikalen Auflösung über sehr großen Reichweiten erzielen Maße. Mit einer lärmarmen Anlage das Streulicht möglicherweise von den steilen oder sehr rauen Oberflächen wird für genaue Oberflächenkennzeichnung montiert werden und verwendet. Steigungen aufwärts von 70 Grad sind messbar und Oberflächen mit Rauheit im Auftrag 10 Mikrons mit sehr hohen lokalen Steigungen können auch gekennzeichnet werden. Flexible Konfigurationen und eine Vielzahl von objektiven Vergrößerungen und von Optionen aktiviert diese Instrumente, zum Besten konfiguriert zu werden, Bedarf von der Forschung zur kompletten Produktionsteilqualifikation zu befestigen. Im Hinblick auf Steigung, Drehzahl, Wiederholbarkeit und Genauigkeit sind interferometric optische Auswerteprogramme die flexibelsten und effektivsten Metrologiehilfsmittel, die heute erhältlich sind.
Über Nano-Oberflächen Bruker
Nano Bruker liefert AtomKraft-Mikroskop-/Scannen-Fühler-Mikroskop(AFM/SPM) Produkte, die heraus von anderen handelsüblichen Anlagen für ihre robuste Auslegung und Benutzerfreundlichkeit stehen, während, die höchste Auflösung beibehalten. Der NANOS-Messkopf, der ein Teil aller unserer Instrumente ist, setzt ein eindeutiges Glasfaserinterferometer für das Messen des freitragenden Ausschlags ein, der macht den Vertrag der Installation so, dass er nicht größer als ein Standardforschungsmikroskoplernziel ist.
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Quelle: „Lärmarme Interferometrie Aktiviert Kennzeichnung von Steilen und Rauen Oberflächen“.
Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte Nano-Oberflächen Bruker.