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Laborausstattung

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  • Digitaler Profilprojektor IM 6120 Keyence
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  • Tribometer TRB3 Anton Paar
  • Tribometer MXD-02 Labthink
  • Weißlichtinterferometer NewView 8200 Ametek
  • Weißlichtinterferometer Zegage 0101 Ametek

Konfokalmikroskop und
Weißlichtinterferometer

Plu S neox Sensofar

www.sensofar.com

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 der Fa. Sensofar beinhaltet ein Weißlichtinterferometer (WLI) und ein Konfokalmikroskop, die mit verschiedenen Lichtwellenlängen kombiniert werden können. 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. Da die Oberfläche dreidimensional erfasst wird, können nicht nur die 2D-Profil-Kennwerte, sondern auch die 3D-Flächen-Kennwerte berechnet werden, welche eine Oberfläche vollständig beschreiben. Die Oberflächen von großen Bauteilen und von optisch nicht zugänglicher Stellen werden durch ein spezielles Material negativ abgeformt und anschließend optisch vermessen.

Mit dem Oberflächenmultimessgerät können auch Schichtdicken von Beschichtungen bestimmt werden.. Dies erfolgt entweder über Stufenhöhenmessung zwischen einem beschichtetem und einem unbeschichteten Bereich oder mit den Durchlichtverfahren bei lichtdurchlässigen Beschichtungen.

Wir führen auch spezifische Charakterisierungen von Oberflächenstrukturen durch, um z.B. Riefen, Texturen, Schlagstellen, Partikel uvm. zu beschreiben. Diese Dinge sind nur eingeschränkt durch die Kenngrößen in den Normen beschreibbar.

Wir bieten als Steinbeis-Transferzentrum optische Oberflächenmessungen als Dienstleistung an.

Analysen

  • Oberflächen Rauheit 2D/3D
  • Oberflächen Welligkeit 2D/3D
  • Ebenheit messen
  • Parallelität messen
  • Schichtdickenmessung
  • Strukturanalyse Topographie

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.

Prof. Dr.-Ing. Dietmar Schorr

E-Mail: kontakt@steinbeis-analysezentrum.com
Tel: +49 721 9735 831
Mobil: +49 172 9057349

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