TOPOGRAFISCHE DARSTELLUNG MITTELS KONFOKALEM MESSMIKROSKOP

Die Aufgabe: Darstellung und Charakterisierung von Mikrotopografien und evtl. Irregularitäten in relativ kurzer Zeit.

Die Lösung: Werkzeugoberflächen müssen bei jeder Produktion bezüglich Struktur, Rauheit und Narbtiefe die gleichen Parameter aufweisen. Unterschiede kann das menschliche Auge meist gut erkennen, jedoch ist die Quantifizierung ohne 3D-Messsystem nur sehr grob realisierbar. In einer Zwei-Sensor-Anordnung mit dem interferometrischen Messkopf und einem chromatischen Abstandssensor steht uns ein Messsystem für eine schnelle, ortsaufgelöste Topografiemessung für Kontur und Rauheitsbestimmungen im zwei- und dreidimensionalen Bereich zur Verfügung. Die Messung erfolgte mit einem Sensor, dessen Höhenmessbereich 3 mm beträgt und der über eine vertikale Auflösung von ca. 30 nm verfügt. Die Auswertung der gemessenen Topografien erfolgte im Anschluss mit dem Analyseprogramm FRT Mark III. Dieses Programm wird in den FRT-Messsystemen für das Darstellen und Auswerten von Topografiedaten eingesetzt. Hierbei ist die Erstellung von Histogrammen, Graustufenbildern und fotorealistischen 3D-Ansichten unter beliebigen Winkeln möglich.

In der unteren Abbildung sehen sie die topografische Aufnahme der Zahl Fünf sowie deren Profil. Die blaue Linie zeichnet die Stelle des Profilschnittes an. Aus der Kurvendarstellung ist zu entnehmen, dass die Höhe der Zahlnarbe ca. 70 µm beträgt.

Die Messmethode basiert auf dem Prinzip der chromatischen Aberration (wellenlängenabhängiger Brechungsindex). Dabei wird Weißlicht auf das Bauteil fokussiert und aus der spektralen Verteilung des an der Oberfläche gestreuten Lichts wird die Höhe des Messobjekts im Messbereich bestimmt. Vorteil des Messprinzips ist, dass diffus gestreute Lichtstrahlen, gefiltert durch eine Lochblende, nur das im Brennpunkt der Objektivlinse reflektierte Licht zur Abbildung nutzen. Dies funktioniert berührungslos auf sowohl transparenten, spiegelnden als auch schwarzen, matten Oberflächen. Durch eine hohe Auflösung gelingt es uns somit, geringste Strukturunterschiede optisch darzustellen.

Für den Kunden bedeutet dies, dass die gewünschte Struktur genauestens analysiert werden kann. Wird sie in ein Werkzeug eingebracht, sind wir in der Lage, diese Struktur erneut zu vermessen und mit dem Kundenmuster abzugleichen. Eventuelle Unterschiede können minimiert und letztlich Werkzeugoberflächen optimal strukturiert werden.