Modell Plu S neox
Konfokalmikroskop und Weißlichtinterferometer für optische Oberflächenmessung
Mit dem Oberflächenmultimessgerät werden im Steinbeis-Transferzentrum optische 3D-Oberflächen-Messungen für die Bestimmung von Rauheit, Welligkeit und Ebenheit sowie optische Schichtdickenmessungen 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 Lichtstrahlpräzise abgetastet, so dass feinste Strukturen mit 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.
Mit dem Weißlichtinterferometer können auch Schichtdickenmessungen von lichtdurchlässigen Beschichtungen durchgeführt werden. Des Weiteren sind Stufenhöhenmessungen zur Bestimmung der Schichtdicke sowohl mit dem Weißlichtinterferometer als auch mit dem Konfokalmikroskop möglich. Dazu wird während des Beschichtungsprozess dafür gesorgt, dass ein Teil nicht beschichtet wird, der somit als Referenz dient.
Wir bieten als Steinbeis-Transferzentrum optische Oberflächenmessungen als Dienstleistung an und bestimmen die Kennwerte 2D/3D nach den entsprechenden Normen.
Analysen
- Rauheit 2D/3D
- Welligkeit 2D/3D
- Ebenheit
- Parallelität
- Strukturanalyse
- Schichtdickenmessung
Kennwerte 2D/3D
- ISO 4287: Pt, Ra, Rz, Rq, Rmr, Rdc, Wt, …
- ISO 13565-2: Rpk, Rk, Rvk, …
- ISO 25178-2: Sa, Sz, Sq, Sdq, Smr, Sdr, Str, …
- prEN ISO 21920-2
- 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
- Einzelmessfeld: 117 x 88 µm² bis 1.75 x 1.32 mm²
- Schichtdickenmessung: ab 0.05 µm
- Weißlichtinterferometer
- Auflösung: 0.1 nm vertikal, 200 nm lateral
- Max. Messfeldgröße: 110 x 70 mm²
- Einzelmessfeld: 175 x 132 µm² bis 3.51 x 2.64 mm²
- Schichtdickenmessung: ab 0.5 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
Mit dem Weißlichtinterferometer können auch Schichtdickenmessungen von lichtdurchlässigen Beschichtungen durchgeführt werden. Dies wird beispielsweise für die Messung von dünnen Oxidschichten und transparenten Lacke eingesetzt, denn andere Verfahren wie beispielsweise das magnetinduktive Messverfahren ist hierfür zu ungenau. Ein Weißlichtinterferometer nutzt zur Schichtdickenmessungen den Effekt der Interferenz. Dabei bedient man sich der Eigenschaft, dass beim Auftreffen von Licht auf eine Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex ein Teil der Strahlung reflektiert und ein anderer transmittiert wird. Als Lichtquelle wird weißes Licht senkrecht auf eine Oberfläche gestrahlt. Für jede eingestrahlte Wellenlänge kommt es zu Überlagerungen der an den beiden Phasengrenzen einer Schicht reflektierten Teilwellen in Abhängigkeit vom Einfallswinkel, dem Brechungsindex und der Schichtdicke.