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Das patentierte Verfahren der Structured Illumination Microscopy (SIM) ist das einfachste und robusteste optische Messverfahren für eine artefaktfreie Messung anspruchsvoller Oberflächen. Im Gegensatz zu konfokalen Verfahren mit Pinhole-Disc oder Laser gibt es keine Streulichteffekte und keine Kohärenzeffekte. So werden durch die hohe Dynamik dieses Verfahrens auch stark reflektierende Oberflächen artefaktfrei gemessen und im Ergebnis selbst schwierigste Messaufgaben wie zum Beispiel Diamantoberflächen oder nitrocarburierte Oberflächen hochauflösend und dreidimensional analysiert. Dabei muss das Oberflächenmaterial für eine verlässliche Durchführung einer Messung nicht bekannt sein, was das optische Messverfahren von Confovis von anderer optischer Messtechnik (wie z.B. Weißlichtinterferometrie oder chromatisch konfokalen Messverfahren) unterscheidet.

  • Messung verschiedenster Oberflächen und Materialien; auch an spiegelnden und transparenten Schichten
  • Artefaktfreie Messungen anspruchsvoller Oberflächen (keine „Bat wings“)
  • Fokusvariation als zusätzliches Messverfahren für Form und sehr raue Oberflächen
  • Volle Datentransparenz: Jeder Datenpunkt kann beurteilt werden. Die Datenqualität jedes einzelnen Messpunkts steht dem Nutzer transparent zur Verfügung.
  • Wartungsfrei: Keine Beweglichen Teile, daher keine Nachjustage erforderlich. Damit sind die Gesamtkosten einer Investition signifikant geringer als bei anderen Systemen.
  • Hochpräzise Messtechnik: konfokal mit einer hohen vertikalen Auflösung < 3 nm (VDI 2655)

Das patentierte SIM-Messverfahren verwendet LED-Licht und erfasst die Oberflächentopografie flächig. Im Gegensatz zu laserbasierten Verfahren gibt es keine Speckle- und Kohärenzeffekte, sodass z.B. Rauheit ungefiltert (gemäß VDA 2006) rückführbar auf die Normen DIN EN ISO 4287/88, DIN EN ISO 13565 und DIN EN ISO 25178 gemessen und ausgewertet wird. Zudem ist die Messgeschwindigkeit durch die flächige Erfassung wesentlich höher und nicht, wie bei etablierten konfokalen Verfahren, durch bewegbare und mechanische Komponenten (Pinhole-Disc oder Galvospiegel) limitiert.

Während der konfokalen Messung mit dem SIM-Verfahren werden beide LEDs (Beleuchtung A und Beleuchtung B) abwechselnd angesteuert, was den Fokus durch die Topographie bewegt. Bei aktivierter Beleuchtung A wird das Gitter in Transmission in die Brennebene abgebildet (siehe „Beleuchtung A an“). Anschließend wird die Beleuchtung B aktiviert und das Gitter durch Reflexion an den verchromten Stegen unter Verwendung von Teilerspiegeln in die Brennebene abgebildet (siehe „Beleuchtung B an“). Der Bildsensor nimmt so die Oberfläche mit dem abgebildeten Gitter auf, wodurch während der Bewegung durch die Topographie jeweils zwei 180° phasenverschobene Abbildungen zur Verfügung stehen.

Die Berechnung des Messergebnisses erfolgt durch die Berechnung des Differenzkontrastes der beiden Aufnahmen. Es entsteht für jeden Messpunkt eine Point Spread Function (PSF), aus der die z-Koordinate mit einem Gauß-Fit bestimmt wird. Nachfolgend wird ein mehrstufiger Qualitätsfilter angewandt, so dass nur Messpunkte mit hoher Datenqualität in die Auswertung übernommen werden.

Beim Messen von Konturen mit großen Flankenwinkeln ergänzt die Fokusvariation das optische Messverfahren von Confovis.

Im Gegensatz zur konfokalen Messtechnik, die verfahrensbedingt einen künstlichen Kontrast auf der Oberfläche erzeugt, wird bei der Fokusvariation nur der Kontrast der Oberfläche selbst verwendet. Sowohl die Beleuchtung als auch die Messung erfolgen bei sämtlichen konfokalen Messverfahren koaxial durch das Mikroskopobjektiv. Bei der Fokusvariation erfolgt die Beleuchtung der Probe zusätzlich über ein Ringlicht. Dies hat den Vorteil, dass unabhängig von der numerischen Apertur der Objektive (und somit auch der Vergrößerung) auch Flankenwinkel über 80° erfasst werden können. Oberflächen mit geringem Kontrast können mit der Fokusvariation allein nicht hinsichtlich ihrer Mikrogeometrie (Rauheit) bestimmt werden.

Dem Confovis-Nutzer stehen für seine Messaufgabe beide Verfahren zur Verfügung.

>> Mehr zur Kombination von Konfokalmikroskopie und Fokusvariation mit Confovis Messsystemen

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