Témata
Reklama

Nové možnosti ve světelné mikroskopii

15. 04. 2009

V současné době rostou stále více nároky na nestandardní způsoby měření velmi jemných součástek, povlaků, spojů, sledování struktur rozličných materiálů a na kontrolu drsností povrchů s vysokou přesností měření. Z tohoto důvodu společnost Olympus vyvinula optické zařízení s názvem Lext – konfokální laserový rastrovací měřicí mikroskop, umožňující až submikronové zobrazení povrchů materiálů s nestandardní rozlišovací schopností zobrazení a s možností přesného trojrozměrného měření. Obrovskou výhodou je nyní i možnost kombinace takového zařízení s AFM (Atomic Force Microscope) a tím dosažení plynulého zvětšení od 120x až do 150 000x, přesně ve zvoleném místě.

Představitel nové generace optických systémů s vysokou přesností 3D zobrazování a měření nabízí nové možnosti při vývoji a kontrole rozličných materiálů a součástek. Je zvláště vhodný pro nově vznikající aplikace v mikro- a nanotechnologických odvětvích, které kladou stále vyšší nároky na nestandardní způsoby měření a kontrolu materiálů, miniaturních součástek, velmi jemných spojů a také na kontrolu drsnosti povrchů se submikronovou přesností.

Reklama
Reklama
Reklama
Konfokální laserový řádkovací mikroskop Lext OLS 3100

Princip konfokálního mikroskpu Lext (UV)

Lext OLS 3100 je konfokální laserový řádkovací mikroskop umožňující submikronové zobrazení povrchů materiálů a součástí s nestandardním rozlišením 0,10 µm a se schopností přesného 3D měření. Rozsah zvětšení od 120x do 14 400x uspokojí požadavky nejen vědců, kteří se při práci pohybují mezi hranicemi optických světelných mikroskopů a elektronových řádkovacích mikroskopů (SEM). Navíc na rozdíl od SEM, popř. AFM (rastrovací mikroskopy na principu měření atomárních sil), se v Lextu mohou vzorky umisťovat přímo na mikroskopický stolek, bez použití vakuové komory a povlakování.

Lext OLS 3100 využívá laserový paprsek o vlnové délce 408 nm (UV) s optickými prvky uzpůsobenými pro tuto krátkou vlnovou délku tak, aby se optimalizovala kvalita zobrazení a omezily se případné odchylky. Ovládací software poskytuje jednoduché uživatelsky velmi příjemné rozhraní, s pokročilou analýzou obrazu. Základním principem rastrovacího mikroskopu je to, že netvoří obraz vcelku, najednou, ale bod po bodu, řádkováním. Pomocí řádkování jsou tedy snímány optické řezy v rovině X-Y a díky přesnému definovanému posuvu objektivu v ose Z, tedy i jednotlivé optické řezy. Konfokální obrazy jsou vždy zaostřené a představují jednotlivé optické řezy vzorkem. Složení trojrozměrných obrazů vychází z možnosti postupného snímání desítek až stovek optických řezů v ose Z.

Lext OLS 3100 využívá navíc novou inteligentní softwarovou funkci výpočtu ohnisek (CFO), která k vytvoření obrazu celé plochy vzorku vybírá vždy pouze její nejlépe zobrazené časti. Pro každou jednotlivou část plochy se přitom optimalizuje ohnisko. CFO nejen zobrazování výrazně urychluje, ale umožňuje také získat velmi přesný, opakovatelný výsledný 3D obraz. Další velkou výhodou zařízení OLS 3100 je možnost využití laserového svazku společně s tradičními mikroskopovacími technikami (pozorování ve světlém/temném poli, polarizovaném světle a D. I. C. interferenční kontrast), a to jak v režimu video - „živý obraz" -, tak i v režimu laserového konfokálního zobrazení. Tento nový konfokální laserový D. I. C. režim je zvláště užitečný pro zvýraznění jemných texturových změn při analýze povrchů.

Lext OLS 3100 je první systém, který tak umožňuje získat simultánní zobrazení vzorků ve třech rozměrech a ve skutečných barvách tím, že kombinuje laserové 3D zobrazení s plnobarevným zobrazením ve světlém poli, což je užitečné zejména při pozorování barevného vzorku, jako je např. vzorek CCD chipu - viz porovnání snímku pořízeného SEM a snímku stejného vzorku pořízeného systémem Lext.

Lext OLS 3100 využívá laserový paprsek o vlnové délce 408 nm (UV) s optickými prvky uzpůsobenými pro tuto krátkou vlnovou délku.

Kombinace CLSM Lext (UV) s AFM modulem

Ideálním řešením pro sledování povrchů v submikronovém rozlišení je kombinace stávajícího CLSM (Confocal Laser Scanning Mikroskope) v kombinaci s AFM modulem.

Takovým řešením získáváme ucelené kompaktní zařízení umožňující 3D zobrazení a přesné měření v osách X-Y-Z v oblasti zvětšení 120x-150 000x, s rozlišením až 1 nm v jednom integrovaném systému. Další obrovskou výhodou je možnost sledování povrchů přesně v definovaném místě, plynule v celém rozsahu zvětšení. Základní AFM modul obsahuje kontaktní měření s možností rozšíření o většinu známých metod, jako například:

  • přerušovaná kontaktní metoda;
  • fázový kontrast;
  • mikroskopické metody polí (FMM):

- kontrastní metoda magnetického pole;

- kontrastní metoda elektrostatického pole;

- metoda elasticity povrchu;

  • Kelvinův snímač:

- mikroskopická metoda měření povrchového napětí;

  • litografie.
Lext OLS 3100 se výborně uplatňuje při kontrole výroby komponentů s velmi malou tolerancí přesnosti výroby.

Lext OLS 3000IR, varianta s infračerveným svazkem

Do rodiny „Lext systems" náleží i další velmi pozoruhodné zařízení - Lext OLS3100 IR, které umožňuje sledovat nejen povrch součástí, ale i jejich vnitřní strukturu. Lext OLS 3000 IR je unikátní měřicí laserový konfokální mikroskop se zvětšeními 120x až 12 960x. Principem je obdobně rastrující laserový svazek (technologie MEMS) o dlouhé vlnové délce 1 310 nm, která je ideální pro kontrolu součástí propustných pro tuto vlnovou délku, jako jsou křemenné krystaly, sklo, čipy, propustné substráty atd. Mikroskop poskytuje vysoký kontrast pořízených obrázků, umožňuje provádět vysoce spolehlivé, opakovatelné měření v osách X, Y, Z s přesností 0,1 µm, včetně analýzy obrazu. Lext OLS 3000 IR je velice operativní systém, který také nevyžaduje pracnou přípravu vzorků a vakuum.

Nejčastější aplikace jsou v oblastech vývoje a kontroly výroby případných miniaturních defektů „IC patterns" po implementaci „flip" čipů, zjištění přesné pozice „alignment marks" a stav povrchu „bamp pads". Dále je umožněno měření defektů v křemíku a měření stupňovitosti, MEMS, duté konstrukce, styčné plochy a pro měření odbroušení „SOI" destiček. Lext OLS3000 IR dále podporuje budoucí technologie a aplikace, jako jsou SiP a MEMS, technologie CCD snímačů (např. metoda FCB), kontroly pájení kontaktů a výzkumu sledování vlastností mezivrstev tenkých povlaků na substrátu, který je transparentní pro IR oblast.

Konfokální obrazy jsou vždy zaostřené a představují jednotlivé optické řezy vzorkem.

Aplikace

Lext OLS 3100 se výborně uplatňuje při kontrole výroby komponentů s velmi malou tolerancí přesnosti výroby, např. MEMS (Micro Electro Mechanical System), automobilových součástek, lomových ploch, vodivých i nevodivých materiálů, jako jsou polovodiče, keramiky, plasty, povlaky, vrstvy a kovy. Pro řízení jakosti nabízí měření drsnosti, měření profilů, analýzu částic a objemovou analýzu přímo v 3D zobrazení. Schopnosti systému Lext OLS 3100 nyní v kombinaci s AFM modulem lze také velmi dobře využít při analýze vad a poruch, navíc výrazně překračuje rámec konvenční mikroskopie také tím, že představuje velmi výkonný 3D metrologický nástroj s přesností měření (3 sigma) v ose X-Y až 1 nm a v ose Z také až 1 nm.

Závěr

Konfokální mikroskop Lext OLS 3100 navíc v kombinaci s AFM mikroskopem nabízí nejen v metrologii nové možnosti kontroly materiálů, povlaků a vrstev, elektrotechnických vzorků a součástek s vysokou přesností měření v 3D, ale hodí se zejména pro nově vznikající aplikace v mikro- a nanotechnologickém odvětví.

Ing. Karel Jiřikovský

Olympus

www.olympus.cz

jirikovsky@olympus.cz

Reklama
Vydání #4
Kód článku: 90443
Datum: 15. 04. 2009
Rubrika: Trendy / Povrchové úpravy
Autor:
Firmy
Související články
Stříkání a lakování - trendy jsou nepochybné

Nutnost zvyšovat technicko-ekonomickou úroveň firmy je na denním pořádku. Inovace zvyšují podnikovou konkurenceschopnost, kterou lze spatřovat zejména ve flexibilitě, tvorbě přidané hodnoty, efektivnosti a kvalitě. Také v oboru povrchových úprav je trendem automatizace a robotizace.

Šetrné a účinné čištění těžko dostupných míst

Klasické postupy čištění ve vodě se dostávají na hranice svých možností, když jde například o kapilární struktury nebo komplexní geometrie. Za takové situace se nově na scénu dostávají tzv. CNP technologie (Cyclic Nucleation Process). Tato technologie pracuje na principu cyklické nukleace (tvorby krystalových zárodků z přesycených roztoků).

Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

Související články
Ako zvýšiť kvalitu povrchových úprav

Dokonale čistý a odmastený povrch dielov je základnou črtou pre všetky povrchové úpravy, ktorý má veľký vplyv na výslednú kvalitu produktu. Predovšetkým rôzne spôsoby nanášania kovov si vyžadujú starostlivú prípravu povrchu, aby sa zabránilo vzniku škvŕn, ktoré vznikajú v dôsledku povrchovej kontaminácie počas tvárnenia kovov.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vakuové odpařování - technologie budoucnosti

Vakuové odpařování je v České republice poměrně málo používaná technologie. Má však velký potenciál pro budoucí rozšíření. Tato technologie nachází využití v povrchových úpravách, chemickém, strojírenském, potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Firma Kovofiniš je jednou z prvních českých firem, která nabízí vlastní vakuové odparky.

Kompozitní povlaky jako možná náhrada za povlaky na bázi CrIV

Tento příspěvek se týká oblasti povrchových úprav, zejména elektrolyticky vyloučených kovových povlaků, a to způsobu vytvoření kompozitní povrchové úpravy na bázi niklu s vysokou odolností proti opotřebení. Výsledkem provedeného výzkumu je technologický postup závěsového pokovení pro nový kompozitní povlak NiP-XLS, který by mohl nahradit povlaky na bázi CrIV.

Předúprava oceli nízkoteplotním plazmatem pro zvýšení pevnosti lepeného spoje

V příspěvku jsou shrnuty výsledky výzkumu vlivu plazmochemické předúpravy vzorků oceli DC01 na výslednou pevnost lepeného spoje. Pro předúpravu povrchu vzorků oceli byla použita RF štěrbinová tryska generující plazma. Jako pracovní plyn byl použit argon a argon v kombinacích s dusíkem nebo kyslíkem. Vliv plazmové předúpravy na povrch oceli byl vyhodnocen pomocí měření kontaktních úhlů a výpočtu volné povrchové energie. Po slepení vzorků oceli pomocí běžně užívaného lepidla Weicon Flex 310M HT200 byly testovány výsledné vlastnosti lepeného spoje pomocí standardních mechanických odtrhových testů podle ČSN EN 1465.

Zvýšení výkonu u tribo stříkání

Stříkání práškových barev systémem tribo je založeno na fyzikálních principech, které do značné míry určují výsledné parametry stříkacího zařízení. Výrobce stříkacích pistolí je postaven před úkol navrhnout optimální konstrukci, která bude poskytovat nejlepší možný výstup, jakým je dostatečně nabitý prášek, který vystupuje v požadovaném množství a s použitelnou rychlostí z ústí nabíjecí trubice. Jak název napovídá, nabíjení prášku tribo je založeno na principu tření.

Vývoj epoxidových barev na konstrukce

Trendem dnešní doby je snižování nákladů na nátěrové systémy na konstrukce. Tyto systémy jsou ve většině případů složeny ze základní nátěrové hmoty (NH) epoxidového typu a vrchního polyuretanového emailu. V rámci úspory nákladů byla vyvinuta NH, která plní funkci obou těchto nátěrových hmot, to znamená, že má antikorozní vlastnosti, splňuje funkci vrchní NH a je možné ji aplikovat pouze v jedné vrstvě.

Jak zefektivnit proces stříkání práškovými barvami?

Jak již název článku uvádí, bude se v něm pojednávat o aplikaci práškových barev. Konkrétně se jedná o méně známou a využívanou možnost automatizace a mechanizace stříkání, kterou jsou postřikové stěny.

Čištění energetických zařízení

Vnitřní povrchy otopných a chladicích systémů jsou během svého provozu postupně pokrývány, vlivem chemických a fyzikálně chemických reakcí, pevnými úsadami nečistot, minerálů a korozních produktů. Vzniklé látky jsou tepelným izolantem a brání přestupu tepla. To má za následek omezení účinnosti systémů, zvýšení energetických a tlakových ztrát ale i omezení možnosti regulace a celkově snížení účinnosti těchto systémů.

Lehké konstrukce automobilů - Specifické povlaky hlubokotažných ocelí

Na konstrukční materiály používané při stavbě automobilové karoserie jsou kladeny mimořádné požadavky. Specifické podmínky musejí splnit zejména vnější povrchové díly karoserie, které jsou nositeli designu vozu a které tím i do značné míry rozhodují o prodejnosti a úspěšnosti daného modelu. Kromě základních mechanických podmínek musejí povrchové díly splnit perfektní lakovatelnost, mimořádnou korozní odolnost, ale také musejí mít schopnost bezproblémového zpracování – ať už lisováním, nebo rozmanitými technologiemi spojování, jako je laserové pájení a lepení.

Zvýšení odolnosti polymerních nátěrů pomocí nano/mikrogelů

Polymerní nátěrové hmoty aplikované na výrobcích plní různé funkce, nejčastěji estetickou a ochrannou. Moderní typy nátěrových hmot by měly tyto funkce kombinovat a rovněž i vyhovovat stále se zpřísňující chemické legislativě a požadavkům kladeným na ochranu životního prostředí a pracovních potřeb. Přirozeným důsledkem je neustálá potřeba vyvíjet a zavádět nové sofistikované formulace nátěrových hmot, a to jak v oblasti rozpouštědlových, tak i vodouředitelných nátěrových hmot.

Maskování pro povrchové úpravy

Před mnoha lety, než jsem se začal zabývat povrchovými úpravami a maskováním, jsem netušil, jak komplexní obor to je a co všechno zahrnuje. Problematika je natolik obsáhlá a speciální, že by si zasloužila samostatný studijní obor na univerzitě. Zkusím proto v tomto článku popsat alespoň část svých dosavadních zkušeností a poznatků z mojí univerzity života.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit