Assuntos Cobertos
Introdução
Desafios de Inclinações e da Aspereza Altas
Maximizando o Sinal
Conclusão
Sobre Superfícies Nano de Bruker
Introdução
Os perfiladores Ópticos que empregam a interferometria da luz branca são uma das ferramentas as mais exactas e as mais flexíveis da metrologia para a caracterização de superfície tridimensional da precisão. São instrumentais em uma escala incredibly diversa de aplicações industriais, da medida das cabeças de leitura/gravação de armazenamento de dados ou as paredes do cilindro dos motores à caracterização das taxas de secagem de pintura e adesivos, linewidths do semicondutor e análise do afastamento, e metrologia dos dispositivos médicos.
Desafios de Inclinações e da Aspereza Altas
Um dos desafios com toda a medida óptica está caracterizando qualquer coisa com ângulos íngremes. Maior o campo de visão de um sistema óptico, mais baixa sua abertura numérica será. Ilumine que golpeia uma superfície com o objetivo do microscópio deve ser recolhido outra vez para o foco em uma câmera a fim processar a informação e criar o mapa de superfície tridimensional desejado.
A Luz refletida das superfícies de um ângulo mais alto do que aceitadas pelo objetivo do microscópio não é recolhida pelo sistema óptico, fazendo a medida exacta impossível. Esta limitação da metrologia afecta resultados em embebe e superfícies muito ásperas. As superfícies Íngremes, tais como lentes, gratings, dispositivos do microfluidics, e rolamentos de esferas podem ter as grandes áreas da inclinação que não reflectem a luz de novo no sistema ótico. As superfícies Ásperas igualmente contêm muitas inclinações locais e, geralmente, têm menos lugar que são lisos no que diz respeito ao sistema ótico. Conseqüentemente, muita da luz é recolhida nunca pelo objetivo, e os dados resultantes faltam ruidosos ou completamente. A Tabela 1 mostra ângulos máximos teóricos da coleção para uma variedade de objetivos interferometric comuns do microscópio.
Ampliações Típicas da Tabela 1., aberturas numéricas, e inclinações em superfícies lisas para objetivos interferometric
| Ampliação Objetiva | Abertura Numérica | Campo de visão Nominal (milímetros) | Inclinação Máxima (graus) |
| 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 |
Felizmente, os limites na Tabela 1 aplicam-se restrita para as superfícies muito lisas, onde toda a luz que golpeia a amostra de um único sentido reflecte afastado em um único sentido. Tais superfícies pareceriam tipicamente visualmente lisas, e têm numericamente a aspereza de superfície menos de 10 nanômetros. Muitas superfícies, superfícies de metal particularmente feitas à máquina, não são aquela lisa, e a luz que os golpeia de um ângulo é reflectida em uma variedade de ângulos. A luz dispersada pode ser recolhida pelo microscópio nestas superfícies mais ásperas, e, se excede a relação de relação sinal-ruído do sistema, a metrologia de superfície exacta e quantitativa é possível.
Figura 1 diagrams o trajecto leve para superfícies lisas e ásperas íngremes. Para uma superfície lisa, a luz que retira o microscópio sae no mesmo ângulo relativo que a luz entrante com a intensidade igual. Para uma superfície áspera, alguma da luz de retirada sae no mesmo ângulo relativo que a luz entrante, mas em pouca intensidade desde que muita da luz é dispersada através de muitos outros ângulos.
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Figura 1. Uma superfície lisa (esquerda) reflectirá toda a luz de incidente no mesmo ângulo relativo que golpeia a superfície. Uma superfície áspera (direita) reflectirá alguma da luz esta maneira, mas igualmente dispersa uma quantidade significativa de luz em outros ângulos.
Maximizando o Sinal
A geração a mais atrasada de Bruker de perfiladores ópticos aproveita-se de fontes luminosas avançadas do DIODO EMISSOR DE LUZ, câmeras superiores, varredores da precisão, e eletrônica e algoritmos sofisticados da ruído-redução para maximizar sua relação do ruído do lto- do signa. Os sistemas Actuais têm um assoalho do ruído mais de dois produtos do que precedentes da geração das épocas mais baixos. Isto permite mesmo muito as pequenas quantidades de luz recolhidas pelo objetivo do microscópio para conduzir ao bom desempenho da medida em uma superfície.
Figura 2 mostra uma medida de uma rosca de parafuso com um objetivo 20X com um limite teórico da inclinação de aproximadamente 17 graus. Os campos Múltiplos foram costurados junto para obter um comprimento de mais de 4 milímetros ao longo da rosca de parafuso em uma única imagem. As Roscas sobre 63 diplomas na inclinação são medidas exactamente porque o de baixo nível de ruído do instrumento permite que a pequena quantidade de luz dispersada seja recolhida eficientemente para a metrologia exacta. Com este tipo da configuração, os objetivos 50X podem conseguir inclinações sobre 70 graus, quando mesmo um objetivo 5X puder conseguir a maioria de dados até 30 graus e alguns dados em para cima de 50 graus.
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Figura 2. Parte Superior: As Medidas de um parafuso do passo de 10mm que mostra inclinações de mais de 63 graus podem ser medidas mesmo com um objetivo da ampliação 20X. Parte Inferior: Medida de um cilindro feito à máquina usando o objetivo 5X com campo de visão 1mm2 excedente; perto dos dados contínuos até aproximadamente 30 graus e dos dados esporádicos até 50 graus de inclinação.
Para superfícies ásperas, a capacidade melhorada do ruído do signalto- significa que mais dados estão recolhidos mesmo em superfícies extremamente ásperas. Figura 3 demonstra os dados realizáveis em duas superfícies muito ásperas, um cerâmico com aproximadamente 4 mícrons de aspereza média e uma almofada de lustro do CMP com mais de 7 mícrons de aspereza média. Uma lente de conversão do objetivo 20X e do campo 0.55X foi usada para conseguir um campo de visão de aproximadamente 0.5mm em um lado. Mais de 95% do cerâmico e mais de 70% da área de superfície da almofada conseguiu dados válidos da medida, permitindo a caracterização do rapid, a exacta e a repetível sobre campos razoavelmente grandes. Os 2D traços em Figura 4 ilustram como as inclinações locais podem significativamente exceder a inclinação máxima teórica de 16,7 graus de ângulo do máximo. Os Ângulos de 50 graus são medidos para cima.
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Figura 3. metrologia da superfície Áspera de cerâmico (superior) e da almofada de lustro (inferior), com campos de vista de 0.42mm x de 0.56mm.
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A Figura 4. 2D traços da parte cerâmica que mostra inclinações locais de mais de 50 graus pode ser caracterizada, que é muito mais alta do que o limite indicado de 17 graus para este objetivo da ampliação.
Conclusão
Os perfiladores ópticos Interferometric podem conseguir medidas da definição altamente lateral e vertical sobre escalas muito grandes. Com um sistema de baixo nível de ruído, a luz dispersada das superfícies íngremes ou muito ásperas pode ser recolhida e usado para a caracterização de superfície exacta. As Inclinações para cima de 70 graus são mensuráveis e as superfícies com aspereza na ordem de 10 mícrons com inclinações locais muito altas podem igualmente ser caracterizadas. As configurações Flexíveis e uma variedade de ampliações e opções objetivas permitem estes instrumentos de ser configuradas às necessidades do ajuste do melhor da pesquisa à qualificação completa da peça da produção. Em termos da inclinação, da velocidade, da repetibilidade e da precisão, os perfiladores ópticos interferometric são as ferramentas as mais flexíveis e as mais eficazes da metrologia disponíveis hoje.
Sobre Superfícies Nano de Bruker
Bruker Nano fornece os produtos Atômicos do Microscópio da Força/do Microscópio Ponta De Prova da Exploração (AFM/SPM) que estão para fora de outros sistemas disponíveis no comércio para seus projecto e acessibilidade robustos, enquanto mantendo o mais de alta resolução. A cabeça de medição de NANOS, que é peça de todos nossos instrumentos, emprega um interferómetro original da fibra óptica para medir a deflexão do modilhão, que faz o estojo compacto da instalação assim que é não maior do que um objetivo padrão do microscópio da pesquisa.
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Source: “A Interferometria De baixo nível de ruído Permite a Caracterização de Superfícies Íngremes e Ásperas”.
Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor Superfícies Nano de Bruker.