Minimální hluk, maximální přesnost

Čím se liší interferometry od Mahrových? Thorsten Höring: Mají nový algoritmus, takzvanou technologii ICA. Kombinuje dobré vlastnosti dříve běžných metod PSI a VSI s velmi vysokým vertikálním rozlišením a širokou škálou aplikací.

Můžete stručně a podrobněji vysvětlit PSI a VSI? Thorsten Höring: Tady to musím trochu rozvést: Konvenční metody používají pro měření buď vertikální skenování (VSI), nebo metodu fázového posunu (PSI). U VSI se hodnoty výšky určují pomocí metody těžiště. Charakteristická křivka tvoří tzv. korelogram. Pokud se přes něj položí obálková čára, získá se Gaussovo rozdělení a lze vypočítat těžiště. Tato metoda je v zásadě robustní a rychlá, ale nevede k tak přesným výsledkům. Metoda fázového posunu, zkráceně PSI, je naproti tomu přesnější. V korelogramu hledá největší "fázový rozdíl", tj. změnu světla a tmy. Tato metoda je mnohem přesnější, ale mnohem citlivější. Mahrovy interferometry s bílým světlem jsou jiné: jejich nový algoritmus kombinuje dobré vlastnosti metod PSI a VSI s velmi vysokým vertikálním rozlišením v jedné velké aplikační oblasti.

Jak vlastně probíhá měření pomocí ICA? Thorsten Höring: Pomocí záznamového softwaru MarSurf Metrology se prochází oblast zaměření a zaznamenává se takzvaný "zásobník obrazů" s informacemi o výšce. Tento zásobník je podobný zásobníku počítačového tomografu. Zásobník se vyhodnocuje zvlášť pro každý pixel, a tedy pro každý jednotlivý datový bod ve směru XY. Ze souhrnu těchto bodů je definován "typický" korelogram, který slouží jako referenční bod a používá se jako srovnávací bod pro vyhodnocení každého datového bodu ve směru XY. Tímto způsobem lze získat spolehlivou a přesnou hodnotu výšky. Referenční signál se posouvá podél měřeného interferogramu a hledá se poloha s nejlepší shodou. Tato pozice pak udává přesnou hodnotu výšky pro daný pixel.

Jak vzniká nízký šum 80 pikometrů? Thorsten Höring: Protože metoda ICA umožňuje tak přesné určení výškových hodnot, je zároveň minimalizován šum, což zajišťuje velmi vysokou kvalitu dat. Díky tomuto velmi dobrému poměru signálu k šumu dosahuje technologie Mahr úrovně kvality PSI s pouhými 80 pikometry (STR-Surface-Topography-Repeatability), ale má výrazně lepší stabilitu a vyšší spolehlivost. Pro srovnání: předchozí zařízení základní úrovně mají STR přibližně 150 pikometrů. Kromě maximální spolehlivosti mají nové interferometry Mahr navíc vysoký dynamický rozsah i při nízké intenzitě.

Jak se přesně jmenuje řada interferometrů Mahr pro bílé světlo? Thorsten Höring: Jmenuje se MarSurf WI a zahrnuje tři přístroje MarSurf WI 50 M, MarSurf WI 50 a MarSurf WI 100. Výzkumné laboratoře a oddělení kontroly kvality v průmyslu si mohou vybrat ze tří výkonných přístrojů pro stanovení nejjemnějších drsností, výšek stupňů nebo rovin v rozsahu nanometrů - během několika sekund.

Společnost Mahr je známá svými dotykovými a konfokálními systémy. Proč má nyní společnost ve svém portfoliu také řadu interferometrů pro bílé světlo? Thorsten Höring: S interferometry pro bílé světlo jsme rozšířili naše spektrum do subnanometrové oblasti. Myslím, že pro specialistu na měřicí techniku, jako je Mahr, je to logický důsledek.

Co přesně umí interferometrie bílého světla a jak funguje? Thorsten Höring: Interferometrie v bílém světle v podstatě umožňuje měření 3D profilů struktur o velikosti od několika nanometrů do několika mikrometrů. Metoda využívá superpozici nebo interferenci vln k určení velikosti. Světlo se pohybuje po dvou cestách: jedna cesta vede k referenci, zatímco druhá směřuje k měřenému povrchu. Pokud je měřený objekt v ohnisku, vlny se sčítají a vytvářejí maximum intenzity. Mimo ohnisko se vlny vzájemně ruší a výsledkem je minimum intenzity. Z těchto informací lze vypočítat přesné hodnoty výšky.

Jaké plochy se v této oblasti měří? Thorsten Höring: Stále více součástek musí mít povrchy s velmi speciálními vlastnostmi - například povrchy čoček, aby správně zaostřovaly, nebo polovodičů, aby rychle přenášely signály. Dalším příkladem jsou implantáty nebo umělé klouby: povrchy těchto endoprotéz musí být vybroušeny s nanometrovou přesností, aby například endoprotézy kolenních kloubů vyrobené z kovových a plastových součástí hladce spolupracovaly s lidskou kostí.