Diese Frage ist heute für viele Hersteller von Interesse. Warum eigentlich? Weil immer mehr von ihnen hochpräzise, kleine Komponenten herstellen, die für die Funktion einer Vielzahl von Endprodukten entscheidend sind. Der Lebensunterhalt eines Unternehmens kann davon abhängen, dass die in seinen Produkten verwendeten Komponenten einheitlich, definierbar und "hochpräzise" sind. An dieser Stelle ist ein Verständnis der Glätte hilfreich.
Wie glatt ist also glatt oder super-glatt? Ist zum Beispiel eine Fensterscheibe glatt? Ist eine Dichtungsfläche im Motor eines Autos glatt? Ist das Objektiv Ihrer Handykamera glatt? Und wie kann man Glätte definieren und quantifizieren? Am besten, indem man eine dreidimensionale Flächenmessung vornimmt und der Oberfläche numerische Parameter zuweist. Das Verständnis der Oberflächentexturmerkmale auf diese Weise hilft sicherzustellen, dass das Teil wie geplant hergestellt wird und die beabsichtigte Leistung erbringt.
Messung von superglatten Oberflächen mit optischer Metrologie
Für die Messung von Oberflächen steht eine Vielzahl von Messgeräten zur Verfügung, von Taststiftprofilometern über Rasterkraftmikroskope bis hin zu berührungslosen optischen Messgeräten. Ein Taststift-Profilometer liefert Rauheitsergebnisse, indem es einen berührenden Taster entlang einer Bahn auf der Probe führt. Der Taststift ist relativ kostengünstig, liefert jedoch nur 2D-Ergebnisse entlang einer Bahn oder eines Profils und kann die Oberfläche, die er misst, beschädigen. Ein Rasterkraftmikroskop (AFM) verwendet eine sehr kleine freitragende Sonde, die in die Nähe einer Probe gebracht wird, um die Kraft zwischen der Spitze und der Probe zu messen. Ein AFM bietet zwar eine Auflösung im Nanobereich, aber der Messprozess ist zeitaufwändig, die Ausrüstung ist teuer und die maximale Größe der zu messenden Oberfläche ist begrenzt.
Die dritte erwähnte Instrumentenklasse - berührungslose optische Messgeräte - vermeidet den Kontakt, der das Markenzeichen des Tastereinsatzes und des AFM ist, indem sie alle optischen Techniken zur Abtastung der Oberfläche verwendet. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass nicht alle berührungslosen optischen Messgeräte die Wiederholbarkeit und Präzision bieten, die für die Messung der Oberflächenrauheit superglatter Oberflächen erforderlich sind. Ein konfokales Mikroskop ist beispielsweise ein optisches Verfahren, bei dem Beleuchtungs- und Erfassungsoptik auf denselben beugungsbegrenzten Punkt fokussiert sind, der über die Probe bewegt wird, um das vollständige Bild auf dem Detektor zu erzeugen. Diese konfokale Technik eignet sich für raue und stark geneigte (abgewinkelte) Oberflächen, ist aber bei glatten, strukturlosen Proben nicht so effektiv.
Eine andere optische Messtechnik, die Kohärenz-Scanning-Interferometrie (CSI), nutzt das Prinzip der optischen Interferenz, um ein gemessenes Teil mit einer perfekten Referenz zu vergleichen. Die Reflexionen von der Oberfläche des Teils und der Referenzoberfläche treffen auf einen Detektor, wo sie sich gegenseitig überlagern. Das Interferenzmuster stellt die Oberflächentopografie der Prüfoberfläche dar, und wenn das Objektiv des Abbildungssystems durch den Fokus gescannt wird, können raue, strukturierte und besonders glatte Oberflächen gemessen werden.
CSI bietet mehrere Vorteile gegenüber konfokalen und anderen berührungslosen Technologien:
- CSI ist sehr präzise und erreicht bei allen Vergrößerungen Höhen im Nanometer- oder Sub-Nanometerbereich, so dass mit ein und demselben Gerät sowohl Bilder mit geringer Vergrößerung und größerem Sichtfeld als auch Oberflächenstrukturen mit höherer Vergrößerung gemessen werden können.
- CSI liefert eine schnelle und konsistente Messung, die bei allen Vergrößerungen innerhalb weniger Sekunden Millionen von Pixeln erzeugt.
- CSI kann auf superglatten oder optisch transparenten Oberflächen sowie auf Oberflächen mit transparenten optischen Filmen eingesetzt werden.
Wenn glatt glatt sein muss, sollten Sie sich nach Lösungen für die Kohärenz-Scanning-Interferometrie umsehen. Suchen Sie ein Unternehmen mit Erfahrung, das sich an die weltweiten Metrologiestandards hält und dessen Software und Hardware einfach zu bedienen sind.
ZYGO verfügt über langjährige Erfahrung in der Präzisionsmesstechnik. Unsere CSI-basierten optischen 3D-Profiler, einschließlich NewView 9000, Nexview NX2 und ZeGage Pro, liefern Parameter, die mit ISO 25178, ISO 4287/4288 und weiteren Normen konform sind. Die Mx-Software bietet zahlreiche 3D-Flächen-Diagramme, darunter ein ungerichtetes PSD-Diagramm (Power Spectral Density) zur Darstellung von Frequenzinhalten, die nicht von der Ausrichtung abhängig sind. Unsere optischen 3D-Profiler sind mit einer intelligenten Einrichtungsfunktion ausgestattet, die das Rätselraten des Bedieners und der Teile auf ein Minimum reduziert - alles mit einem einzigen Tastendruck.