Modell Plu S neox
Konfokalmikroskop und Weißlichtinterferometer für optische Oberflächenmessung 2D/3D und Schichtdickenmessung
Mit dem Oberflächenmultimessgerät werden im Steinbeis-Transferzentrum hauptsächlich optische 3D-Oberflächen-Messungen für die Bestimmung von Rauheit, Welligkeit, Ebenheits- und Parallelitätsabweichungen durchgeführt. Das Messgerät beinhaltet ein Weißlichtinterferometer (WLI) und ein Konfokalmikroskop. Die Oberfläche wird berührungslos durch einen Lichtstrahl präzise abgetastet, so dass feinste Strukturen mit hoher Auflösung dreidimensional erfasst werden. Im Unterschied zur taktilen Messung wird die zu messende Oberfläche nicht durch eine harte Diamantspitze verändert und somit das Messergebnis beeinträchtigt.
Hier sind einige Anwendungen und Einsatzbereiche:
- Oberflächentopographie: Optische Messgeräte werden eingesetzt, um präzise dreidimensionale Messungen der Oberflächentopgraphie durchzuführen.
- Rauheitsmessung: Optische Messgeräte ermöglichen präzise Messungen der Oberflächenrauheit. Dies ist insbesondere in Industrien wie der Fertigung, der Elektronik und der Optik wichtig.
- Schichtdickenmessung: In der Halbleiterindustrie und anderen Bereichen, in denen dünne transparente Schichten auf Substraten aufgebracht werden, kann ein Weißlichtinterferometer oder ein Konfokalmikroskop verwendet werden, um die Dicke dieser Schichten genau zu messen.
- Qualitätskontrolle: In der Produktion und Qualitätssicherung wird das optische Oberflächenmessgerät eingesetzt, um sicherzustellen, dass Produkte die gewünschten Oberflächeneigenschaften und -qualitäten erfüllen.
- Mikrostrukturen und Mikrooptik: Das optische Oberflächenmessgerät wird in der Charakterisierung von Mikrostrukturen und Mikrooptiken verwendet.
- Präzisionsmessungen: Aufgrund seiner Fähigkeit, hochpräzise Messungen durchzuführen, werden Weißlichtinterferometer und Konfokalmikroskope auch in wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen und Laboren eingesetzt, um genaue optische Parameter von Materialien zu untersuchen.
Wir bieten als Steinbeis-Transferzentrum optische Oberflächenmessungen als Dienstleistung an.
Anwendungen
- 2D-Profil-Rauheit
- 2D-Profil-Welligkeit
- 3D-Flächen-Rauheit
- 3D-Flächen-Welligkeit
- Ebenheit messen
- Parallelität messen
- Schichtdickenmessung
- Strukturanalyse
Kennwerte 2D/3D
- ISO 4287: Pt, Ra, Rz, Rz1max, Rq, Rmr, Rdc, Wt, …
- ISO 13565-2: Rpk, Rk, Rvk, …
- ISO 21920-2: Pt, Ra, Rz, Rzx, Rq, Rmr, Rdc, Rpk, Rk, Rvk, Wt, …
- ISO 25178-2: Sa, Sz, Sq, Sdq, Smr, Sdr, Str, …
- ISO 12181-1: RONt
- ISO 12781-1: FLTt
Materialien
- Metalle
- Kunststoffe
- Gummi
- Keramiken
- Gläser
Beispiel
- Oberflächentopographie 3D
- Profilschnitt 2D
Spezifikation
- Lichtquelle: LED (blau, grün, weiß, rot)
- Konfokalmikroskop
- Auflösung: 5 nm vertikal, 140 nm lateral
- Max. Messfeldgröße: 110 x 70 mm²
- Schichtdickenmessung: 5 – 100 µm
- Weißlichtinterferometer
- Auflösung: 0.1 nm vertikal, 200 nm lateral
- Max. Messfeldgröße: 110 x 70 mm²
- Schichtdickenmessung: 0.5 -100 µm
Konfokalmikroskopie
Die Konfokalmikroskopie erlaubt die Oberflächenmessung praktisch aller Materialien, unabhängig von der Transparenz oder Farbe (auch reiner Kohlenstoff als Graphit, Diamant, Ruß). Ein Konfokalmikroskop ist ein optisches Messgerät für die berührungslose dreidimensionale Messung von Oberflächenstruktur. Auch die Oberflächen von großen Bauteilen können damit vermessen werden, indem Negativformen mit einem Abformmaterial angefertigt. Über Stufenmessungen können Schichtdicken von Beschichtungen bestimmt werden.
Weißlichtinterferometrie
Weißlichtinterferometer verwenden breitbandiges Licht im sichtbaren Bereich. Mathematisch lässt sich das abgestrahlte Bündel an Frequenzen als ein Wellenpaket mit einer mittleren Frequenz zusammenfassen, dessen Ausdehnung und Form von der spektralen Verteilung definiert wird. Das Wellenpaket wird in einem Strahlteiler in zwei gleichartige Portionen zerlegt. Ein Teil trifft im Referenzarm auf einen Spiegel und wird dort zurück reflektiert. Der andere Teil reflektiert auf der Objektoberfläche. Beide Pakete werden auf dem Rückweg wieder im Strahlteiler vereinigt. Sind die optischen Wege der beiden Teilstrahlen nahezu gleich, dann treffen sich die zuvor getrennten Wellenpakete wieder und können messbar interferieren. Durch die Möglichkeit der Zusammensetzung von Einzelmessfelder (Stitching) können auch größere Oberflächenbereiche vermessen werden.
Optische Schichtdickenmessung
Die Verfahren Konfokalmikroskopie und Weißlichtinterferometrie sind bei dazu geeignet, die Schichtdicke optische transparenter Materialien zu bestimmen. Während eines z-Scans, der beide Grenzflächen (Luft-Beschichtung und Beschichtung-Substrat) umfasst, wird an jeder Grenzfläche ein Signal erfasst. Die Schichtdicke ist dann die räumliche Differenz beider Signale.
Aufgrund der unterschiedlichen Lichtgeschwindigkeiten in den verschiedenen Medien (Luft und Beschichtung) scheinen die untere Grenzfläche näher an (Konfokalmikroskopie) bzw. weiter entfernt von (Weißlichtinterferometrie) der Oberfläche zu sein.