Optische Profilometrie

schnell, berührungslos, genormte Rauheitsbestimmung

Die optische Profilometrie ist ein Analyseverfahren zur berührungslosen Charakterisierung der Topographie von Oberflächen. Neuere Geräte erreichen dabei Tiefenauflösungen von ca. 1 nm. Für die analytische Arbeit stehen verschiedene Messmodi zur Verfügung, die eine Bestimmung von Probenrauheiten nach DIN EN ISO 4287 erlauben. Derartige Analysen können selbst an optisch aktiven Medien (z.B. Gläsern, Lichtwellenleitern, ...) nach einer entsprechenden Probenvorbereitung durchgeführt werden.

 

Optische Profilometrie Profil Bild Topographie

Details zur optischen Profilometrie

Messprinzip - Informationsgehalt - analytische Möglichkeiten

Mittels optischer Profilometrie kann die Topographie einer Oberfläche berührungslos mit einer vertikalen Auflösung von bis zu einem nm untersucht werden. Das von der tascon GmbH eingesetzte Messgerät erlaubt sowohl konfokale als auch interferometrische Analysen.

Bei der konfokalen Mikroskopie wird ein monochromatischer Lichtstrahl auf eine Probenoberfläche fokussiert. Durch die Verwendung geeigneter Blenden wird sichergestellt, dass nur das in der Fokusebene reflektierte Licht den bildgebenden CCD-Sensor erreicht. Somit wird nur die im Fokus des einfallenden Lichts ausgeleuchtete Teilfläche bildgebend erfasst. Durch eine rechnergesteuerte, kontinuierliche Variation des Abstands zwischen Probenoberfläche und optischem System werden entsprechende Einzelbilder der Probenoberfläche gewonnen. Diese Bilder dienen zur Berechnung eines dreidimensionalen Modells der Probenoberfläche.

Bei der interferometrischen Analyse wird die Probenoberfläche mit monochromatischem Licht bestrahlt. Während der Messung wird der Abstand zwischen der Probe und dem Objektiv des Interferometers in kleinen Schritten vergrößert. Aufgrund der Topographie treten für jeden Punkt der Oberfläche verschiedene Laufzeitunterschiede zwischen dem reflektierten Lichtstrahl und einem Referenzlichtstrahl auf. Die Überlagerung beider Lichtstrahlen resultiert in einem Interferenzmuster, das sich während der feinschrittigen Änderung des vertikalen Abstands zur Probe über die Oberfläche bewegt. Aus diesen Abfolgen von Interferenzbildern ergibt sich für jeden Objektpunkt ein Interferogramm, aus dem sich die Probentopographie berechnen lässt.

Anhand der analytischen Fragestellung un der Probeneigenschaften wird entschieden, welche der beiden Messmethoden zum Einsatz kommt. Als Proben sind alle reflektierenden Oberflächen mit Höhenunterschieden von maximal 2 cm geeignet. Analysen optisch transparenter Probensysteme (z.B. Spiegel, Gläser, ...) sind nur eingeschränkt möglich. Für eine genaue Ermittlung von topographischen Informationen empfiehlt es sich, bei diesen Systemen einen dünnen, reflektierenden Metallfilm auf die Oberfläche abzuscheiden.

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