Minimális zaj, maximális pontosság

Mi különbözteti meg az interferométereket a Mahr-tól? Thorsten Höring: Van egy új algoritmusuk, az úgynevezett ICA technológia. Ez a korábban elterjedt PSI és VSI módszerek jó tulajdonságait ötvözi a nagyon nagy függőleges felbontással és az alkalmazások széles körével.

Elmagyarázná röviden és részletesen a PSI és a VSI-t? Thorsten Höring: Itt egy kicsit ki kell fejtenem: A hagyományos módszerek a mérésekhez függőleges pásztázást (VSI) vagy a fáziseltolódás módszerét (PSI) használják. A VSI esetében a magassági értékeket a súlypont módszerrel határozzák meg. A jellegzetes görbe az úgynevezett "korrelogramot" alkotja. Ha erre egy burkolóvonalat helyezünk, akkor Gauss-eloszlást kapunk, és kiszámítható a súlypont. Ez a módszer alapvetően robusztus és gyors, de nem vezet olyan pontos eredményekhez. A fáziseltolásos módszer, vagy röviden PSI, ezzel szemben pontosabb. A korrelogramban a legnagyobb "fáziskülönbséget", azaz a világos-sötét változást keresi. Ez a módszer sokkal pontosabb, de sokkal érzékenyebb is. A Mahr fehérfény-interferométerei mások: újszerű algoritmusuk a PSI és a VSI módszerek jó tulajdonságait egyesíti nagyon nagy függőleges felbontással, egyetlen nagy alkalmazási területen.

Hogyan történik valójában a mérés az ICA-val? Thorsten Höring: A MarSurf Metrology rögzítő szoftverrel a fókuszterületet bejárjuk, és a magassági információkból egy úgynevezett "képhalmazt" rögzítünk. Ez a halmaz hasonló a számítógépes tomográfhoz. A verem kiértékelése minden egyes pixelre és így minden egyes adatpontra külön-külön történik az XY irányban. E pontok összességéből egy "tipikus" korrelogramot határoznak meg referenciaként, és összehasonlításként használják az egyes adatpontok XY irányú értékeléséhez. Így megbízható és pontos magassági értéket lehet létrehozni. A referenciajelet a mért interferogram mentén mozgatjuk, és megkeressük a legjobb egyezést mutató pozíciót. Ez a pozíció adja meg az adott pixel pontos magassági értékét.

Hogyan jön létre a 80 pikométeres alacsony zajszint? Thorsten Höring: Mivel az ICA lehetővé teszi a magassági értékek pontos meghatározását, a zaj egyidejűleg minimálisra csökken, ami nagyon jó adatminőséget biztosít. Ennek a nagyon jó jel-zaj aránynak köszönhetően a Mahr technológia eléri a mindössze 80 pikométeres PSI minőségi szintjét (STR-Surface-Topography-Repeatability), de lényegesen jobb stabilitással és nagyobb megbízhatósággal rendelkezik. Összehasonlításképpen: a korábbi belépőszintű készülékek STR-je körülbelül 150 pikométer. A maximális megbízhatóság mellett az új Mahr-interferométerek nagy dinamikatartományt biztosítanak még alacsony intenzitás mellett is.

Pontosan mi a neve a Mahr fehérfény-interferométer termékcsaládjának? Thorsten Höring: A MarSurf WI nevet viseli, és a MarSurf WI 50 M, a MarSurf WI 50 és a MarSurf WI 100 készülékeket foglalja magába, amelyekkel a kutatólaboratóriumok és az ipari minőségbiztosítás három nagy teljesítményű készülék közül választhatnak a legfinomabb érdességek, lépcsőmagasságok vagy síkok meghatározásához a nanométeres tartományban - mindössze néhány másodperc alatt.

A Mahr a taktilis és konfokális rendszereiről ismert. Miért van a vállalat portfóliójában most már fehér fényű interferométer sorozat is? Thorsten Höring: A fehérfény-interferométerekkel a spektrumunkat a szubnanométeres tartományba is kiterjesztettük. Úgy gondolom, hogy ez csak logikus következmény egy olyan méréstechnikai szakember számára, mint a Mahr.

Mit tud pontosan a fehérfény-interferometria, hogyan működik? Thorsten Höring: Alapvetően a fehérfény-interferometria lehetővé teszi a néhány nanométer és néhány mikrométer közötti méretű struktúrák 3D profiljának mérését. A módszer a hullámok szuperpozícióját vagy interferenciáját használja a méret meghatározásához. A fény két útvonalon halad: az egyik út a referencia felé vezet, míg a másik a mérendő felület felé. Ha a mérendő tárgy fókuszban van, a hullámok összeadódnak és intenzitásmaximumot eredményeznek. A fókuszon kívül a hullámok kioltják egymást, és intenzitásminimumot eredményeznek. Ezekből az információkból pontos magassági értékek számolhatók ki.

Milyen felületeket mérnek ezen a területen? Thorsten Höring: Egyre több alkatrésznek kell nagyon különleges tulajdonságokkal rendelkező felületekkel rendelkeznie - például a lencsék felületének, hogy megfelelően fókuszáljanak, vagy a félvezetők felületének, hogy gyorsan továbbítsák a jeleket. Egy másik példa az implantátumok vagy mesterséges ízületek: az ilyen endoprotézisek felületét nanométeres pontossággal kell csiszolni, hogy például a fém- és műanyag alkatrészekből készült térdízületi endoprotézisek zökkenőmentesen kölcsönhatásba lépjenek az emberi csonttal.