LEXT – Hochauflösende 3-dimensionale qualitative und quantitative Oberflächenanalyse mit konfokaler UV-Laser Mikroskopie

Auflösungsgrenzen überschreiten

Das UV-Laser Mikroskop LEXT verwendet eine niedrigere Wellenlänge von 408 nm in Kombination mit konfokalem Scanning, um die bekannten Auflösungsgrenzen optischer Beobachtungssysteme zu überschreiten. Durch die Entwicklung eines speziellen optischen Systems, das die sonst bei niedrigen Wellenlängen üblichen starken Aberrationen minimiert, ohne die Transmission zu verschlechtern, wird beim LEXT eine bisher unerreichte Bildqualität und Empfindlichkeit erreicht.
Die Auflösung wird nochmals durch die konfokale Scanning Technologie gesteigert. Bei dieser Technik wird die Probe Punkt für Punkt mit einem Laserstrahl abgetastet. Auf der Detektionsseite (Photomultiplier) sorgt eine spezielle Lochblende dafür, dass von der Probe zurückreflektierte Strahlen, die nicht im Fokus des Objektivs sind, vor dem Detektor abgeblockt werden. Dadurch nimmt der Photomultiplier nur Intensitäten von Signalen aus der Fokusebene auf. 3-dimensionale Informationen der Probe erhält der Anwender durch die Bewegung des Objektivs in Z-Richtung (Höhe); die jeweilige Position wird durch einen präzisen Maßstab ermittelt. So entstehen Intensitätsbilder von jeder abgetasteten Ebene der Probe, die sich mit Hilfe der jeder Ebene zugeordneten Höheninformation zu 3-dimensionalen Bildern zusammensetzen lassen.
LEXT verwendet einen neuartigen XY Scanner – der aus einem mikro-elektro mechanischem System (MEMS) besteht, das von Olympus speziell für LEXT entwickelt wurde. Durch die geringe Massenträgheit des MEMS Scanners kann der Scannprozess schneller erfolgen und liefert zudem wesentlich reproduzierbarere Messergebnisse als herkömmliche Scanner. Die Steuerung der Z-Achse ist durch die Verwendung eines Linearmaßstabs mit einer Auflösung von 5nm extrem genau. Für jeden Oberflächenpunkt der Probe wird beim LEXT eine Intensitäts- (Photomultiplier-) Höhenkurve (Linearmaßstab) berechnet. Aus dieser Kurve kann mit einer komplexen Formel die Lage eines jeden Punktes mit einer Genauigkeit ermittelt werden, die weit höher ist als die optische Z-Auflösung des Objektivs.
Das Ergebnis ist eine weltweit führende Auflösung, mit der Linienabstände von nur 0,12 µm und Höhenunterschiede von 0,01 µm abgebildet werden können. Das ermöglicht ultra-präzise Messungen selbst an feinstbearbeiteten Oberflächen bei einer erstaunlichen Reproduzierbarkeit von of 3? n-1 = 0.02µm (Höhenmessung) and 3? n-1 = 0.05 + 0.002Lµm (Längenmessung; L= gemessene Länge). Die Zuverlässigkeit der gemessenen Werte basiert auf einem strikten Rückverfolgbarkeitssystem, das den Standards der Japan Quality Assurance Organization, der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, Deutschland und des United Kingdom Accreditation Service entspricht.

Präzise 3-D Messungen – schnell und einfach durchgeführt

Anders als die meisten anderen Geräte auf dem Markt, die nur von Spezialisten bedient werden können, überzeugt LEXT mit einer herausragenden Bedienerfreundlichkeit und Messgeschwindigkeit durch ein einzigartiges Bedien- und Anzeigekonzept. Nur LEXT verfügt über eine 2-Kanal-Live-Bild Anzeige mit der Möglichkeit, sowohl ein konventionelles farbiges Mikroskopbild als auch ein Konfokalbild gleichzeitig auf dem Monitor anzuzeigen. Dadurch wird die Fokussierung auf die Probe und das Auffinden der gewünschten Stelle auf der Probe so leicht und schnell wie bei einem gewöhnlichen Lichtmikroskop. Nachdem der Scanbereich durch Wahl der Vergrößerung und Fokussierung auf den untersten und obersten Punkt der Probe festgelegt ist, läuft der Scanprozess automatisch ab.
Um auch das Abscannen von Proben mit stark unterschiedlichen Reflexionscharakteristiken innerhalb des zu untersuchenden Bereichs zu ermöglichen (z.B. Kupferkontakte auf einer gedruckten Schaltung), verfügt LEXT über einen „Enhanced" Modus, der selbst solche Proben problemlos aufnimmt. Mit der gleichen Funktion können auch geneigte Flächen, die den Laserstrahl nur schwach reflektieren und für konventionelle 3-D Messsysteme problematisch sind, detektiert werden. Sind die 3-dimensionalen Messdaten einmal aufgenommen, stehen eine Vielzahl von Messfunktionen zu Verfügung, um die Form und Feinstruktur der Oberfläche zu analysieren. Höhen, Entfernungen, Winkel und Volumen können einfach bestimmt und dokumentiert werden.

Rauhigkeitsmessung – einfachere Ergebnisinterpretation, höhere Reproduzierbarkeit

Im Vergleich zu taktilen Rauheitsmessgeräten erlaubt LEXT nicht nur die Bestimmung von Rauheitswerten auf einer Linie, sondern sogar auf einer frei wählbaren Fläche - und das völlig berührungslos. Die genaue Festlegung des Messbereichs kann mit dem Mauszeiger direkt auf dem Höhenbild erfolgen, das auf dem Monitor angezeigt wird. Die Interpretation von Rauheitsdaten wird wesentlich einfacher, da die Oberfläche jederzeit 3-dimensional angezeigt werden kann. LEXT bietet eine Reihe von Funktionen um Oberflächenform, Welligkeit und Rauhigkeit zu trennen.

Automatische Messabläufe programmieren

Der optional erhältliche motorische XY Tisch ermöglicht die Programmierung automatischer Bildaufnahme und Messabläufe. Bildaufnahme und Messprozeduren können mit einem Makrorekorder einfach aufgenommen und danach für die weitere Verwendung abgespeichert werden. Der Tischnavigator erlaubt die Programmierung von Netzstrukturen oder die Abspeicherung individueller Messpunkte. Durch diese erweitere Funktionalität kann das LEXT auch effizient bei der statistischen Prozesskontrolle eingesetzt werden.

Aufregende neue Beobachtungsmethoden - 3-D Echtfarbenbilder und Laser Differential Interferenzkontrast (LDIC)

Defekte in Farbfiltern oder Korrosion an Metalloberflächen kann man in der Regel nur schwer in monochromtischen Darstellungen sichtbar machen. LEXT ermöglicht die 3-dimensionale Echtfarbdarstellung und damit eine wesentlich umfangreichere Analyse als beispielsweise mit einem Scanning Elektronenmikroskop (SEM). Dies wird durch die gleichzeitige Aufnahme der Höheninformation (Konfokales System / Photomultiplier) und der Farbinformation (Mikroskopsystem / CCD) erreicht. Durch einen speziellen Algorithmus können beide Informationen präzise zu einem Bild überlagert werden.
Differentieller Interferenz Kontrast (DIC) ist eine verbreitete Methode der Lichtmikroskopie, um extrem kleine Oberflächenunregelmäßigkeiten zu kontrastieren. Durch Kombination mit dem 408 nm Laser und dem hochgenauen Z-Scan des LEXT entstehen brillante 3-D Bilder, die bisher bekannte Qualitäten konventioneller Lasermikroskope bei weitem übersteigen.
Mit diesen überragenden Möglichkeiten zur Darstellung und Vermessung gibt LEXT der Metrologie eine neue Dimension – für effizientere Fertigungsprozesse, für Produkte mit höherer Zuverlässigkeit, für das bessere Verstehen von Oberflächen und die Entdeckung neuer Erkenntnisse, die Ingenieuren helfen, neue Materialen mit besseren Eigenschaften zu entwickeln.
Olympus LEXT- The Metrology System.