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 sowie optische Schichtdickenmessungen durchgeführt. Das optische Messgerät der Fa. Sensofar beinhaltet ein Weißlichtinterferometer (WLI) und ein Konfokalmikroskop, die mit verschiedenen Lichtwellenlängen kombiniert werden können. Die Oberfläche wird berührungslos abgetastet und die Mikrostruktur dabei vollständig dreidimensional erfasst.
Durch die Kombination zweier optischer Oberflächenmessgeräte kann für die jeweilige Messaufgabe das optimale Messverfahren verwendet werden. Da die Oberfläche dreidimensional erfasst wird, können nicht nur die 2D-Profil-Kenngrößen, sondern auch die 3D-Flächen-Kenngrößen berechnet werden. Letztere charakterisieren die Oberfläche deutlich besser als 2D-Kennwerte. Da die Messung berührungslos erfolgt, können damit Oberflächen von empfindlichen Materialien gemessen werden.
Als Prüflabor an der Hochschule in Karlsruhe bieten wir optische Oberflächenmessungen als Dienstleistung an und beraten Sie gerne hinsichtlich geeigneter Kenngrößen. Des Weiteren führen wir 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.
Analysen
- Profil-Rauheit 2D
- Profil-Welligkeit 2D
- Flächen-Rauheit 3D
- Flächen-Welligkeit 3D
- Material(trag)anteil
- Ebenheit
- Parallelität
- Konturanalyse
- Strukturanalyse
- Furchen/Riefenanalyse
- Schichtdickenmessung
Kennwerte 2D/3D
- ISO 4287: Pt, Ra, Rz, Rq, Rmr, Rmr, 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 mm
- Einzelmessfeld: 117 x 88 µm bis 1.75 x 1.32 mm
- Weißlichtinterferometer
- Auflösung: 0.1 nm vertikal, 200 nm lateral
- Max. Messfeldgröße: 110 x 70 mm
- Einzelmessfeld: 175 x 132 µm bis 3.51 x 2.64 mm
- Schichtdickenmessung Weißlichtinterferometer
- Schichtdicke: 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.
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.
Mit dem Weißlichtinterferometer können auch Schichtdickenmessungen von transparenten Beschichtungen durchgeführt werden. Dies wird beispielsweise für die Messung von transparenten Lacke eingesetzt, denn das magnetinduktive Messeverfahren 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.
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