Profilométer
A profilmérő a felület domborzatának mérésére szolgál, különösen annak érdességének vagy mikrogeometriájának értékelése céljából .
A profilmérőknek eredetileg nagyon finom gyémántcsúcsa volt, amely a felszínen mozgáskor leolvasta a magasságot. Ezt az elvet még mindig széles körben használják, de ma már számos optikai eszköz kiegészíti.
Lépjen kapcsolatba a profilmérőkkel
Az érintkező profilométerek a gyémántcsúcs és a mérendő felület közötti fizikai érintkezésen alapulnak. A csúcshoz rögzített érzékelő méri a függőleges Z helyzetet, amikor vízszintesen ( X tengely ) mozog a felületen, ami lehetővé teszi a felület Z = f ( X ) profiljának megállapítását .
A törékeny anyagokhoz használt kontakt profilométerek, különösen a félvezetőiparban, csúcskövető erővel rendelkeznek.
A kisméretű profilométereket, amelyek feladata a műhely felületének mérése, durvaságmérőknek nevezik .
A csúcs helyzetének detektálására a legszélesebb körben használt helyzetérzékelő az induktív elv ( LVDT ). De léteznek interferometrián, ombroszkópián, Hall-effektuson vagy piezoelektromos elveken alapuló elvek is.
A kontakt profilométerek előnyei:
- kompatibilitás: a felületkezelési szabványok többségét évtizedek óta írták az érintkezõ profilométerekre, az ezen eszközökön végzett mérés kevés kompatibilitási problémát jelent;
- az optikai tulajdonságok függetlensége: az elv érzéketlen a felület optikai tulajdonságaira;
- a szennyezés toleranciája: a gyémánt könnyen átmegy egy olajfólián, hogy megmérje a mechanikai alkatrészt;
- ár: az érett technológia és a nagyon versenyképes piac olcsó termékké teszi.
A kontakt profilométerek hátrányai:
- lassúság: mivel ezekhez az eszközökhöz egy pont áthaladása szükséges a felületen, a szkennelési sebesség általában másodpercenként milliméter nagyságrendű;
- karcolás: a gyémántcsúcs megkarcolja a felületet. Az elvet ezért csak kemény felületekre (kohászat) vagy a felület védelmére korlátozzák a tartóerő korlátozásával (félvezetők);
- a keménység összeférhetetlensége: nem lehet nagyon koptató felületeket mérni (a csiszolóanyag károsíthatja a csúcsot) nagyon puha (a hegy süllyed) vagy nagyon törékeny (a hegy károsítja a felületet).
Optikai letapogató profilométerek
A pásztázó optikai profilométerek, mint az érintkező profilométerek, olyan távolságérzékelővel rendelkeznek, amely egyszerre csak a felület egy pontjának ( X , Y ) a Z magasságát méri . A felbontás néhány mikrométer a vízszintes síkban és nanometrikus a magasság leolvasásában. Az érzékelőt úgy mozgatjuk, hogy leírjon egy szegmenst (a Z = f ( X ) profil vagy a profilometria mérése) vagy egy téglalapot (a Z = f ( X , Y ) terület vagy a domborzat mérése ).
A legtöbb megoldási módszer a fókusz keresésén alapul:
- konfokális kromatikus érzékelő: ez egy passzív érzékelő, amely a különböző hullámhosszú fényeket különböző mélységekbe fókuszálja. A cserébe kapott fényt spektrométerrel elemzik , a magasságot színelemzéssel mérik;
- autofókusz érzékelő: egy mechanikus eszköz folyamatosan megpróbálja megtartani a felületre fókuszált fényfoltot. Az így kapott helyzet információt nyújt a mért pont mélységéről;
- hangvilla érzékelő : a hangvilla hatására az érzékelő folyamatosan oszcillál, és a fókuszálásnak megfelelő helyzetet a fényjel maximálisaként érzékeli.
Nagyobb amplitúdók esetén, de az oldalsó felbontás rovására háromszögeléses lézer szenzort is használnak.
Az optikai letapogató profilométerek előnyei:
- érintés nélküli: nem károsítják a felületet;
- a vízszintes elmozdulási tengelyeket integráló mérési elv, ezek az eszközök nagyon rugalmasak a mért zóna meghatározása szempontjából, amely például nagyon hosszú és nagyon keskeny lehet;
- Bizonyos moduláris eszközöknél az optikai érzékelő cseréje kontaktérzékelővel történik, amely lehetővé teszi a nehéz optikai tulajdonságokkal rendelkező felületek minden kétségének kiküszöbölését.
Az optikai letapogató profilométerek hátrányai:
- mechanikus letapogató eszköz használata mechanikai zajt vezet be, amely a felület valódi domborzatára kerül, ellentétben a mátrix profilométerekkel.
Optikai mátrix profilométerek
Ezek a profilmérők egy kép egyszeri elolvasásán alapulnak, leggyakrabban CCD kamerát használva. Egyetlen kép nem tartalmazza a magassági információkat, leggyakrabban több képet kapunk úgy, hogy függőleges elmozdulást hajtunk végre ezek között a képszerzések között. Különböző fizikai elveket alkalmaznak:
- konfokális mikroszkópia;
- fehér fény interferometria;
- strukturált fényvetítés.
Az optikai mátrix profilométerek előnyei:
- érintés nélküli: nem károsítják a felületet;
- sebesség: ezek a leggyorsabb műszerek;
- a mérési elv gyakran integrálja a függőleges elmozdulást, a mért megkönnyebbülés amplitúdójában nincs fizikai határ, a gyártó által tervezett mechanikus mozgáson kívül;
- mivel a mérés során nincs oldalirányú mozgás, a letapogató eszközökkel ellentétben egyetlen mechanikai hiba sem szennyezi a mérést.
Az optikai mátrix profilométerek hátrányai:
- a feltárt terület az optikai eszköz által meghatározott mezőre korlátozódik (kivéve, ha a profilmérő motoros vízszintes elmozdulással van ellátva, és a felületet több téglalap formájában mérik, majd a szoftver összeragasztja ( angolul : varrás ).
Hivatkozások
Lásd is