SCHICHTDICKENMESSUNG WIKI
Schichtdickenmessung
Die Schichtdickenmessung dient dazu die Stärke von Beschichtungen auf Bauteilen zu bestimmen. Die Messung der Schichtdicke erfolgt in Abhängigkeit von der Art der Beschichtung, dem Werkstoff des Bauteils und der Schichtstärke mit verschiedenen Verfahren. Damit werden Einzelschichten und Mehrschichtsysteme mit Schichtdicken vom Nanometer- bis zum Mikrometerbereich analysiert.
Wir bestimmen Schichtdicken mit folgenden Verfahren als Dienstleistung:
Zerstörende Verfahren
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Beliebige Schichten auf beliebigen Werkstoffen
Querschliff-Methode - Stufenhöhenmessung
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Hartstoffschichten mit Dicken im Bereich 1 – 20 μm
Kalottenschliff-Methode
Nicht zerstörende Verfahren
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Schichten mit Dicken im Bereich 5 nm – 10 μm auf beliebigen Werkstoffen
Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, XRF)
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Sehr dünne Schichten mit Dicken im Bereich 5 – 200 nm
Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX)
Optische Schichtdickenmessung
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Transparente Schichten mit Dicken im Bereich 10 nm – 100 μm auf beliebigen Werkstoffen
Spektroskopisches Reflektometer - Weißlichtinterferometer
- Konfokalmikroskop
Sondenmesstechnik
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Elektrisch nicht leitende Schicht ab 5 μm auf unmagnetischen metallischen Werkstoffen
Wirbelstrom-Verfahren
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Nicht magnetische Schichten ab 5 μm auf ferromagnetischen Werkstoffen (Stahl, Eisen)
Magnetinduktives Verfahren
Beispiele für Beschichtungen, deren Dicke wir bestimmen:
- PVD-Schichten
- CVD-Schichten
- Metallschichten
- Galvanische Schichten
- Oxidschichten (z.B. Eloxalschichten)
- Passivierungsschichten
- Dünnschichten
- Lackschichten
- Transparente Schutzlacke
Mit Hilfe der optischen Messmethoden können auch
- Ölfilmschichtdicken und
- Folienstärken
bestimmt werden.
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für Schichtdickenmessung.
Querschliff-Methode
Mit der Querschliffmethode können Schichtdicken von fast allen Arten von Beschichtungen auf beliebigen Substratwerkstoffen präzise bestimmt werden – von Einzelschichten und von Mehrschichtsystemen. Um die Schichtdicke im Querschliff mikroskopisch bestimmen zu können, wird zunächst der Querschnitt freigelegt und präpariert. Dazu wird dem zu untersuchenden Bauteil ein Probe mittels Präzisionstrennschleifer entnommen, in eine Einbettmasse eingebettet, geschliffen und ggfs. poliert. Anschließend wird die Querschnittsfläche der Beschichtung mit einem Lichtmikroskop oder mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) analysiert. Damit lassen sich Aussagen zur Gleichmäßigkeit der Schichtdickenverteilung erzielen und die Beschichtung hinsichtlich Fehler bewerten.
Schichtdickenmessung mittels REM am Querschliff
Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA)
Die Schichtdickenmessung mit Hilfe der Röntgen-Fluoreszenz-Verfahren (RFA), im Englischen X-RAY Fluorescence Spectroscopy (XRF), beruht auf der kombinierten Wechselwirkung der Schicht (oder Schichten) und des Grundwerkstoffs mit einem starken, häufig gebündelten schmalen Strahl einer Röntgenstrahlung. Bei dieser Wechselwirkung wird eine Sekundärstrahlung erzeugt, deren Wellenlänge oder Energie für die Elemente, aus denen Schicht(en) und Grundwerkstoff zusammengesetzt sind, charakteristisch ist. Die geeignete Anregungsstrahlung wird mit Hilfe einer Röntgenröhre erzeugt. Die RFA-Methode nutzt die Röntgenfluoreszenzanregung der Elemente der Schichtmaterialien und/oder des Substrats als Signalquelle.
Mit der RFA/XRF-Methode können Schichtdicken von Einzelschichten und Mehrschichtsysteme zerstörungsfrei bestimmt werden. Bedingung ist, dass die Elemente, aus denen die Schicht oder die Schichten bestehen, und gegebenenfalls auch die Elemente des Substrats mit RFA messbar sind. Weiterhin dürfen die Schichten nicht so dick sein, dass sich das Messsignal mit der Schichtdicke nicht mehr ändert, d.h. diese liegen, je nach Zusammensetzung, im Bereich 5 nm bis 10 µm. Oftmals wird die Methode zur Schichtdickenmessung von galvanisch abgeschiedenen Beschichtungen eingesetzt.
Kalottenschliff-Methode (Calotest)
Der Kalottenschliff ist ein Verfahren für die Schichtdickenmessung von Hartstoffschichten. Hierbei wird mit einer Stahlkugel und einer Schleifsuspension eine Kalotte auf der zu prüfenden Beschichtung eingeschliffen. Anschließend wird anhand der mikroskopischen gemessenen Größe der eingeschliffenen Kalotte die Schichtdicke berechnet. Damit lassen sich die Schichtstärken von Einzelschichten- und Mehrlagenschichtsysteme ermitteln. Da die Schichtdicke relativ klein im Verhältnis zum Kugeldurchmesser ist, erfolgt das Anschleifen der Beschichtung unter einem flachen Winkel, wodurch die Größe der Schichtdicke vergrößert wird. Diese Schichtverbreiterung erhöht die Genauigkeit der mikroskopischen Bestimmung der geringen Schichtdicke, die üblicherweise mit einem Auflichtmikroskop erfolgt.
Querschliff Methode
Optische Schichtdickenmessung
Die zerstörungsfreien Messung von transparenten Schichten erfolgt durch Messgeräte, welche die Schichtdicke optisch messen. Mit diesen werden die Stärken von sehr dünnen Funktionsschichten, Oxidschichten, transparenten Schutzlacken, Ölfilmen und transparenter Folien bestimmt. Die optische Schichtdickenmessung beruht darauf, dass beim Auftreffen von Licht auf eine Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex ein Teil der Strahlung reflektiert und ein anderer transmittiert wird. Je nach Schichtdicke kommen die nachstehenden Messgeräte zum Einsatz.
Optische Schichtdickenmessung