Bruit minimal, précision maximale

Mahr est connu pour ses systèmes tactiles et confocaux. Pourquoi l'entreprise a-t-elle maintenant une série d'interféromètres à lumière blanche dans son portefeuille ? Thorsten Höring : Avec les interféromètres à lumière blanche, nous avons élargi notre gamme jusqu'au domaine subnanométrique. Je pense que ce n'est qu'une conséquence logique pour un spécialiste de la mesure comme Mahr.

Que peut faire exactement l'interférométrie en lumière blanche, comment fonctionne-t-elle ? Thorsten Höring : En principe, l'interférométrie en lumière blanche permet de réaliser des mesures de profils 3D de structures dont la taille est comprise entre quelques nanomètres et quelques micromètres. Le procédé utilise la superposition ou l'interférence d'ondes pour déterminer une taille. La lumière emprunte deux chemins : l'un mène à la référence, tandis que le second est dirigé vers la surface à mesurer. Si l'objet à mesurer se trouve au foyer, les ondes s'additionnent et donnent un maximum d'intensité. En dehors du foyer, les ondes s'annulent mutuellement et donnent un minimum d'intensité. Ces informations permettent de calculer des valeurs de hauteur précises.

Quels types de surfaces sont mesurés dans ce domaine ? Thorsten Höring : De plus en plus de composants doivent présenter des surfaces aux propriétés très spéciales - par exemple les surfaces des lentilles pour une mise au point correcte, ou encore des semi-conducteurs pour transmettre rapidement des signaux. Un autre exemple est celui des implants ou des articulations artificielles : les surfaces de ces endoprothèses doivent être polies au nanomètre près pour que, par exemple, les endoprothèses de genou composées de métal et de plastique interagissent sans faille avec l'os humain.

Qu'est-ce qui caractérise les interféromètres de Mahr ? Thorsten Höring : Ils disposent d'un nouvel algorithme, appelé technologie ICA. Celle-ci réunit les bonnes caractéristiques des méthodes PSI et VSI utilisées jusqu'à présent, avec une très haute résolution verticale et un large domaine d'application.

Pouvez-vous expliquer brièvement le PSI et le VSI ? Thorsten Höring : Ici, je dois faire une petite parenthèse : Pour les mesures, les méthodes traditionnelles utilisent soit le balayage vertical (VSI), soit la méthode du déphasage (PSI). Dans le cas du VSI, les valeurs d'altitude sont déterminées à l'aide de la méthode du centre de gravité. Une courbe caractéristique constitue ce que l'on appelle le "corrélogramme". Si l'on place une ligne enveloppante au-dessus de celui-ci, on obtient une distribution gaussienne et on peut calculer le centre de gravité. En principe, cette méthode est robuste et rapide, mais ne donne pas des résultats aussi précis. La méthode du déphasage, ou PSI, est en revanche plus précise. Elle regarde dans le corrélogramme la plus grande "différence de phase", c'est-à-dire le changement de lumière et d'obscurité. Cette méthode est beaucoup plus précise, mais nettement plus sensible. Il en va autrement des interféromètres à lumière blanche de Mahr : leur nouvel algorithme réunit les bonnes propriétés des méthodes PSI et VSI avec une très haute résolution verticale dans un seul grand domaine d'application.

Comment s'effectue concrètement la mesure avec l'ICA ? Thorsten Höring : Le logiciel d'enregistrement MarSurf Metrology permet de parcourir la zone de mise au point et d'enregistrer ce que l'on appelle une "pile d'images", c'est-à-dire un empilement d'images des informations d'altitude. Cette pile ressemble à celle d'un tomographe assisté par ordinateur. L'évaluation de la pile se fait séparément pour chaque pixel et donc pour chaque point de données individuel dans la direction XY. Un corrélogramme "typique" est défini comme référence à partir de l'ensemble de ces points et utilisé comme comparaison pour l'évaluation de chaque point de données dans la direction XY. De cette manière, il est possible de générer une valeur de hauteur fiable et précise. Le signal de référence est déplacé le long de l'interférogramme mesuré et la position présentant la meilleure correspondance est recherchée. Cette position permet ensuite d'obtenir la valeur d'altitude précise pour ce pixel.

Comment se fait-il que le bruit de fond soit aussi faible (80 picomètres) ? Thorsten Höring : Le fait que l'ICA permette une détermination aussi précise des valeurs d'altitude minimise en même temps le bruit, ce qui garantit une très grande qualité des données. Grâce à ce très bon rapport signal/bruit, la technologie Mahr atteint le niveau de qualité d'un PSI de seulement 80 picomètres (STR-Surface-Topografie-Repeatability), tout en offrant une bien meilleure stabilité et une plus grande fiabilité. À titre de comparaison, les appareils d'entrée de gamme utilisés jusqu'à présent se situent à un STR d'environ 150 picomètres. En outre, les nouveaux interféromètres Mahr disposent, outre d'une fiabilité maximale, d'une dynamique élevée même à faible intensité.

Comment s'appelle exactement la gamme d'interféromètres à lumière blanche de Mahr ? Thorsten Höring : Elle s'appelle MarSurf WI et comprend les trois appareils MarSurf WI 50 M, MarSurf WI 50 et MarSurf WI 100. Avec eux, les laboratoires de recherche et les services d'assurance qualité de l'industrie ont le choix entre trois appareils performants pour déterminer les rugosités les plus fines, les hauteurs de marches ou les plans à l'échelle nanométrique - et ce en quelques secondes.