Argomenti Coperti
Introduzione
Sfide di Alti Pendii e Rugosità
Elevazione del Segnale
Conclusione
Circa le Superfici Nane di Bruker
Introduzione
I profilatori Ottici che impiegano l'interferometria della luce bianca sono uno degli strumenti della metrologia più accurati e più flessibili per la caratterizzazione di superficie tridimensionale di precisione. Sono strumentali in un intervallo incredibilmente diverso delle applicazioni industriali, dalla misura delle teste letturi /scritturi di archiviazione di dati o le pareti del cilindro dei motori alla caratterizzazione delle tariffe di secchezza di vernice e collanti, linewidths a semiconduttore e l'analisi di gioco e la metrologia degli apparecchi medici.
Sfide di Alti Pendii e Rugosità
Una delle sfide con tutta la misura ottica sta caratterizzando qualche cosa con gli angoli ripidi. Più grande il campo visivo di un sistema ottico, più bassa la sua apertura diaframma numerica sarà. Accenda che direzione una superficie con l'obiettivo del microscopio deve essere raccolto ancora per il fuoco su una macchina fotografica per elaborare le informazioni e creare la carta al suolo tridimensionale desiderata.
L'Indicatore Luminoso riflesso dalle superfici di più alto angolo che accettate dall'obiettivo del microscopio non è raccolto dal sistema ottico, effettuante la misura accurata impossibile. Questa limitazione della metrologia pregiudica i risultati su sia bagna che superfici molto ruvide. Le superfici Ripide, quali le lenti, grate, unità di microfluidics e cuscinetti a sfera possono avere grandi aree del pendio che non riflettono l'indicatore luminoso nuovamente dentro l'ottica. Le superfici Ruvide egualmente contengono molti pendii locali e, generalmente, hanno meno posizioni che sono piane riguardo all'ottica. Di Conseguenza, gran parte dell'indicatore luminoso non è raccolto mai dall'obiettivo ed i dati risultanti mancano rumorosi o completamente. La Tabella 1 mostra gli angoli massimi teorici della raccolta per vari obiettivi interferometric comuni del microscopio.
Ingrandimenti Tipici della Tabella 1., aperture diaframma numeriche e pendii sulle superfici regolari per gli obiettivi interferometric
| Ingrandimento Obiettivo | Apertura diaframma Numerica | Campo visivo Nominale (millimetri) | Pendio Massimo (gradi) |
| 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 |
Fortunatamente, i limiti in Tabella 1 fanno domanda rigorosamente per le superfici molto regolari, in cui tutto indicatore luminoso che direzione il campione da una singola direzione riflette via in una singola direzione. Tali superfici sembrerebbero tipicamente visivamente regolari e numericamente hanno rugosità di superficie meno di 10 nanometri. Molte superfici, specialmente superfici di metallo lavorate, non sono quella liscia e l'indicatore luminoso che direzione loro da un angolo è riflesso a vari angoli. L'indicatore luminoso sparso può essere raccolto dal microscopio su queste superfici più ruvide e, se supera il rapporto segnale-rumore del sistema, la metrologia di superficie accurata e quantitativa è possibile.
Figura 1 diagrams il percorso leggero per le superfici regolari e ruvide ripide. Per una superficie regolare, l'indicatore luminoso che esce il microscopio va allo stesso angolo relativo dell'indicatore luminoso ricevuto con l'intensità uguale. Per una superficie ruvida, alcuno dell'indicatore luminoso uscente va allo stesso angolo relativo dell'indicatore luminoso ricevuto, ma ad una poca intensità poiché gran parte dell'indicatore luminoso è sparso attraverso molti altri angoli.
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Figura 1. Una superficie regolare (sinistra) rifletterà tutta la luce incidente allo stesso angolo relativo come direzione la superficie. Una superficie ruvida (destra) rifletterà alcuno dell'indicatore luminoso questo modo, ma egualmente sparge una quantità significativa di indicatore luminoso ad altri angoli.
Elevazione del Segnale
L'ultima generazione di Bruker di profilatori ottici approfitta delle sorgenti luminose avanzate del LED, macchine fotografiche superiori, scanner di precisione ed elettronica ed algoritmi specializzati di disturbo-riduzione per massimizzare il loro rapporto segnale del lto- di signa. I sistemi Correnti hanno un rumore di fondo più di due prodotti precedenti più bassi della generazione di volte. Ciò permette anche molto le piccole quantità di indicatore luminoso raccolte dall'obiettivo del microscopio per piombo alla buona prestazione di misura su una superficie.
Figura 2 mostra una misura di una filettatura con un obiettivo 20X con un limite teorico del pendio di circa 17 gradi. I campi Multipli sono stati cuciti insieme per ottenere una lunghezza di più di 4 millimetri lungo la filettatura in una singola immagine. I Thread oltre 63 gradi nel pendio sono misurati esattamente perché l'a basso rumore dello strumento permette che la piccola quantità di indicatore luminoso sparso sia raccolta efficientemente per la metrologia accurata. Con questo genere di configurazione, gli obiettivi 50X possono raggiungere i pendii oltre 70 gradi, mentre anche un obiettivo 5X può raggiungere la maggior parte dei dati fino a 30 gradi ed alcuni dati a verso l'alto di 50 gradi.
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Figura 2. Cima: Le Misure di una vite del passo di 10mm che mostra i pendii di più di 63 gradi possono essere misurate anche con un obiettivo di ingrandimento 20X. Fondo: Misura di un cilindro lavorato facendo uso dell'obiettivo 5X con campo visivo eccessivo 1mm2; vicino ai dati continui fino a circa 30 gradi ed ai dati sporadici fino a 50 gradi di pendio.
Per le superfici ruvide, la capacità migliore di disturbo del signalto- significa che più dati sono raccolti anche sulle superfici estremamente ruvide. Figura 3 dimostra i dati realizzabili su due superfici molto ruvide, un ceramico con circa 4 micron di rugosità media e un tampone a cuscinetti per lucidare del CMP con più di 7 micron di rugosità media. Una lente di conversione di obiettivo 20X e del campo 0.55X è stata utilizzata per raggiungere un campo visivo di circa 0.5mm da un lato. Più di 95% del ceramico e più di 70% dell'area del cuscinetto hanno raggiunto i dati validi di misura, permettendo la caratterizzazione accurata e ripetibile della rapida, sopra i campi equo grandi. Le 2D tracce nella Figura 4 illustrano come i pendii locali possono superare significativamente il pendio massimo teorico di 16,7 gradi di angolo di massimo. Gli Angoli verso l'alto di 50 gradi sono misurati.
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Figura 3. metrologia della superficie Ruvida del tampone a cuscinetti per lucidare ceramico (superiore) e (inferiore), con i campi di visibilità di 0.42mm x di 0.56mm.
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La Figura 4. 2D tracce della parte ceramica che mostra i pendii locali di più di 50 gradi può essere caratterizzata, che è molto superiore al limite specificato di 17 gradi per questo obiettivo di ingrandimento.
Conclusione
I profilatori ottici Interferometric possono raggiungere le misure di risoluzione su laterale e verticale sopra gli intervalli molto vasti. Con un sistema a basso rumore, l'indicatore luminoso sparso dalle superfici ripide o molto ruvide può essere raccolto ed usato per la caratterizzazione di superficie accurata. I Pendii verso l'alto di 70 gradi sono misurabili e le superfici con la rugosità sull'ordine di 10 micron con i pendii locali molto alti possono anche essere caratterizzate. Le configurazioni Flessibili e vari ingrandimenti ed opzioni obiettivi permettono a questi strumenti di essere configurati al meglio per misura i bisogni dalla ricerca alla qualificazione completa della parte di produzione. In termini di pendio, velocità, ripetibilità ed accuratezza, i profilatori ottici interferometric sono oggi gli strumenti della metrologia più flessibili e più efficaci disponibili.
Circa le Superfici Nane di Bruker
Bruker Nano fornisce i prodotti Atomici del Microscopio della Forza/del Microscopio Sonda di Scansione (AFM/SPM) che stanno fuori da altri sistemi disponibili nel commercio per la loro progettazione e facilità di uso robuste, mentre mantenendo il più di alta risoluzione. La testa di misurazione di NANOS, che fa parte di tutti gli nostri strumenti, impiega un interferometro a fibra ottica unico per la misurazione della deformazione a mensola, che fa il compatto di impostazione così che è non più grande di un obiettivo standard del microscopio della ricerca.
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Sorgente: “L'Interferometria A Basso Rumore Permette alla Caratterizzazione delle Superfici Ripide e Ruvide„.
Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego le Superfici Nane di Bruker.