Besproken Onderwerpen
Inleiding
Uitdagingen van Hoge Hellingen en Ruwheid
Het Maximaliseren van het Signaal
Conclusie
Ongeveer Nano Oppervlakten Bruker
Inleiding
Optische profilers die witte lichte interferometry aanwenden zijn één van de nauwkeurigste en flexibele metrologiehulpmiddelen voor karakterisering van de precisie de driedimensionele oppervlakte. Zij zijn instrumentaal in een ongelooflijk diverse waaier van industriële toepassingen, van de meting van de lees-schrijfhoofden van de gegevensopslag of de cilindermuren van motoren aan de karakterisering van de het drogen tarieven verf en kleefstoffen, halfgeleiderlijnbreedtes en het uit elkaar plaatsen analyse, en medische apparatenmetrologie.
Uitdagingen van Hoge Hellingen en Ruwheid
Één van de uitdagingen met om het even welke optische meting kenmerkt om het even wat met steile hoeken. Groter het gebied van mening van een optisch systeem, zal lager zijn numerieke opening zijn. Steek dat stakingen aan een oppervlakte door de microscoopdoelstelling opnieuw voor nadruk op een camera moet worden verzameld om de informatie te verwerken en de gewenste driedimensionele oppervlaktekaart te creëren.
Het Licht van oppervlakten van hogere hoek wordt weerspiegeld wordt dan toegelaten door de microscoopdoelstelling niet verzameld door het optische systeem, dat nauwkeurige meting maakt die onmogelijk. Deze metrologiebeperking beïnvloedt resultaten op zowel steile als zeer ruwe oppervlakten. De Steile oppervlakten, zoals lenzen, gratings, microfluidicsapparaten, en kogellagers kunnen grote hellingsgebieden hebben die op geen licht terug in de optica wijzen. De Ruwe oppervlakten bevatten ook vele lokale hellingen en, over het algemeen, hebben minder plaatsen die met betrekking tot de optica vlak zijn. Daarom wordt veel van het licht nooit verzameld door de doelstelling, en de resulterende gegevens zijn of lawaaierig of volledig missend. Lijst 1 toont theoretische maximuminzamelingshoeken voor een verscheidenheid van gemeenschappelijke interferometric microscoopdoelstellingen.
Lijst 1. Typische vergrotingen, numerieke openingen, en hellingen op vlotte oppervlakten voor interferometric doelstellingen
| Objectieve Vergroting | Numerieke Opening | Nominaal Gebied van Mening (mm) | Maximum Helling (graden) |
| 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 |
Gelukkig, zijn de grenzen in Lijst 1 strikt voor zeer vlotte oppervlakten van toepassing, waar alle licht dat de steekproef van één enkele richting slaat weg in één enkele richting nadenkt. Dergelijke oppervlakten zouden typisch visueel vlot, lijken en zouden numeriek oppervlakteruwheid minder dan 10 nanometers hebben. Vele oppervlakten, in het bijzonder machinaal bewerkte metaaloppervlakten, zijn niet vlot dat, en het licht dat hen vanuit één invalshoek slaat wordt weerspiegeld bij een verscheidenheid van hoeken. Het verspreide licht kan door de microscoop op deze ruwere oppervlakten worden verzameld, is de en, als het de signal-to-noise verhouding van het systeem overschrijdt, nauwkeurige en kwantitatieve oppervlaktemetrologie mogelijk.
Figuur diagrammen 1 de lichte weg voor steile vlotte en ruwe oppervlakten. Voor een vlotte oppervlakte, gaat het licht dat de microscoop weggaat bij de zelfde relatieve hoek weg zoals het inkomende licht met gelijke intensiteit. Voor een ruwe oppervlakte, gaat enkele het weggaan licht bij de zelfde relatieve hoek zoals het inkomende licht, maar bij een kleinere intensiteit weg aangezien veel van het licht over veel andere hoeken verspreid is.
.jpg)
Figuur 1. Een vlotte (verlaten) oppervlakte zal op al inherent licht bij de zelfde relatieve hoek wijzen die het de oppervlakte slaat. Een ruwe (juiste) zal oppervlakte op enkele licht deze manier, wijzen maar ook zal een significante hoeveelheid licht bij andere hoeken verspreiden.
Het Maximaliseren van het Signaal
Haalt voordeel de recentste generatie van Bruker van optische profilers uit geavanceerde LEIDENE lichtbronnen, superieure camera's, precisiescanners, en verfijnde lawaai-vermindering elektronika en algoritmen om hun verhouding van het signalto- lawaai te maximaliseren. De Huidige systemen hebben een lawaaivloer meer dan twee keer lager dan vorige generatieproducten. Dit staat zelfs zeer kleine die hoeveelheden licht toe door de microscoopdoelstelling worden verzameld om tot goede metingsprestaties op een oppervlakte te leiden.
Figuur 2 toont een meting van een schroefdraad met een 20X doelstelling met een theoretische hellingsgrens van ongeveer 17 graden. De Veelvoudige gebieden zijn gestikt samen om een lengte van meer dan 4 millimeter langs het schroefdraad in één enkel beeld te verkrijgen. De Draden meer dan 63 graden in helling worden nauwkeurig gemeten omdat met geringe geluidssterkte van het instrument de kleine hoeveelheid verspreid licht om efficiënt voor nauwkeurige metrologie toelaat worden verzameld. Met dit soort configuratie, 50X de doelstellingen kunnen hellingen meer dan 70 graden bereiken, terwijl zelfs een 5X doelstelling de meeste gegevens tot 30 graden en sommige gegevens bij hoger dan 50 graden kan bereiken.
.jpg)
Figuur 2. Bovenkant: De Metingen van een 10mm hoogteschroef die hellingen van meer dan 63 graden toont kunnen zelfs met een 20X vergrotingsdoelstelling worden gemeten. Bodem: Meting van een machinaal bewerkte cilinder die 5X doelstelling met over 1mm2 gebied van mening gebruikt; dichtbij ononderbroken gegevens tot ongeveer 30 graden en sporadische gegevens tot 50 graden hellings.
Voor ruwe oppervlakten, betekent het betere signalto- lawaaivermogen dat meer gegeven zelfs over uiterst ruwe oppervlakten wordt verzameld. Figuur 3 toont de uitvoerbare gegevens over twee zeer ruwe oppervlakten, ceramisch met ongeveer 4 microns gemiddelde ruwheids en een oppoetsend stootkussen CMP met meer dan 7 microns gemiddelde aan ruwheids. Een 20X doelstelling en 0.55X- gebiedsomzettingslens werd gebruikt om een gebied van mening van ongeveer 0.5mm aan een kant te bereiken. Meer dan 95% van ceramisch en meer dan 70% van de stootkussenoppervlakte bereikten geldige metingsgegevens, die snelle, nauwkeurige en herhaalbare karakterisering over vrij grote gebieden toestaan. De 2D sporen in Figuur 4 illustreren hoe de lokale hellingen de theoretische maximumhelling van 16.7 graden kunnen beduidend overschrijden maximumhoek. De Hoeken worden hoger dan 50 graden gemeten.
.jpg)
Figuur 3. Ruwe oppervlaktemetrologie van ceramisch (bovenkant) en oppoetsend stootkussen (bodem), met gebieden van mening van 0.42mm x 0.56mm.
.jpg)
Figuur 4. de 2D sporen van het ceramische deel dat lokale hellingen van meer dan 50 graden toont kunnen worden gekenmerkt, dat veel hoger is dan de verklaarde grens van 17 graden voor deze vergrotingsdoelstelling.
Conclusie
Interferometric optische profilers kunnen hoog zij en verticale resolutiemetingen over zeer grote waaiers bereiken. Met een systeem met geringe geluidssterkte, kan het verspreide licht van steile of zeer ruwe oppervlakten voor nauwkeurige oppervlaktekarakterisering worden verzameld en worden gebruikt. Helt hoger dan 70 graden zijn meetbaar en de oppervlakten met ruwheid op de orde van 10 microns met zeer hoge lokale hellingen kunnen ook worden gekenmerkt. De Flexibele configuraties en een verscheidenheid van objectieve vergrotingen en opties laten dat deze instrumenten toe worden gevormd om behoeften van onderzoek aan de volledige kwalificatie van het productiedeel het best te passen. In termen van helling, snelheid, herhaalbaarheid en nauwkeurigheid, zijn interferometric optische profilers de flexibelste en efficiënte vandaag beschikbare metrologiehulpmiddelen.
Ongeveer Nano Oppervlakten Bruker
Nano Bruker verstrekt de Atoomproducten van de Kracht van de Microscoop/van de Microscoop van de Sonde van het Aftasten (AFM/SPM) die van andere in de handel verkrijgbare systemen voor hun robuuste ontwerp en handigheid, terwijl het handhaven van de hoogste resolutie duidelijk uitkomen. NANOS die hoofd meet, dat deel al onze instrumenten uitmaakt, wendt een unieke vezeloptische interferometer voor het meten van de cantileverafbuiging aan, die de opstelling zo compact maakt dat het neen groter is dan een standaarddoelstelling van de onderzoekmicroscoop.
.jpg)
Bron: „Interferometry Met Geringe Geluidssterkte Laat Karakterisering van Steile en Ruwe Oppervlakten toe“.
Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve Nano Oppervlakten Bruker.