Описание

Конфокальный 3D профилометр Leica DCM8 SR - простота сложного трехмерного анализа

Высокоточный анализ поверхностей имеет большое значение в промышленности и науке в целях обеспечения оптимальных характеристик материалов и компонентов. Существуют, однако, сложные аспекты: поверхности могут состоять из сложных структур с очень покатыми участками, что требует горизонтального разрешения в несколько микрон,  или же из резких микроскопических пиков и впадин, что требует разрешения по вертикали в  субнанометровом диапазоне. И если высокое горизонтальное разрешение обеспечивается конфокальной микроскопией, для достижения требуемого разрешения по вертикали в субнанометровом диапазоне необходима интерферометрия.

Leica DCM8 в комплектации SR объединяет оба метода в единой универсальной, сверхбыстрой системе трехмерных измерений поверхностей, обеспечивая комплексное решение всех метрологических задач.

Основные преимущества:

• Оптимальная обработка изображений в горизонтальной плоскости и на уклонах, конфокальная микроскопия высокой четкости (HD)
• Интерферометрия высокой четкости с оптимальным разрешением по вертикали до 0,1 нм
• Простое получение изображений при помощи светлопольной и темнопольной микроскопии
• Четыре светодиода, позволяющие получать цветные изображения в палитре RGB и расширять область применения
• Три метода измерения толстых и тонких пленок
• Широкий выбор конфигураций и объективов
• Работа без пробоподготовки и смены инструмента
• Быстрое и надежное цифровое конфокальное сканирование высокой четкости
• Оперативный захват больших поверхностей с топографическим сшиванием широких полей обзора.
• Простое в использовании ПО для сбора и анализа данных

 

Leica DCM8 сочетает  достоинства  конфокальной  микроскопии высокого разрешения и интерферометрии с широким спектром дополнительных функций, облегчая точное и воспроизводимое определение характеристик поверхностей различных материалов. Для документирования результатов предусмотрена впечатляющая система регистрации изображений с истинной цветопередачей, которую обеспечивают встроенная ПЗС-камера Megapixel и четыре светодиодных источника света.

Использование конфокальной технологии позволяет быстро и точно осуществлять профилометрию поверхностей сложной формы или с крутыми наклонами до  70° без уничтожения образца.

Высокочувствительный детектор с разрешением 1,4 миллиона пикселей - основной элемент системы Leica DCM8 - позволяет просматривать прямое изображение в конфокальном режиме или параллельно в конфокальном и светлопольном режимах, оперативно получая комплексные данные о поверхности наряду с высокой контрастностью и фокусом  изображения.

Кроме того, конфокальный режим RGB в реальном времени дает четкое описание распределения высот поверхности.

Одним нажатием кнопки образец сканируется по вертикали таким образом, что через фокус проходит каждая точка на поверхности. В течение нескольких секунд система Leica DCM8 получает ряд  конфокальных изображений в точках по вертикали вдоль глубины резкости объектива, при необходимости автоматически регулируя освещенность. Затем информация о точках вне фокуса исключается, и генерируется подробной профиль рельефа поверхности.

Конфокальная сенсорная головка не имеет движущихся частей, что повышает стабильность и снижает уровень шумов, позволяя достигнуть более высокой четкости. Выбор цифровой апертуры (ЦА) до 0,95* и более высокой степени увеличения позволяет получить горизонтальное разрешение до

140 нм с вертикальным до 2 нм. Поэтому данный метод пригоден для исследования материалов и контроля качества в таких отраслях как автомобильная промышленность, микроэлектроника, медицинская техника и аэрокосмическая промышленность.

* Более высокая апертура может быть достигнута при замене воздуха на другие иммерсионные среды (такие как: вода, масло и глицерин)

 

Вертикальное разрешение в интерферометрии высокой четкости 
Для разрешения до 0,1 нм лучше подходит режим интерферометрии. Система имеет возможность  анализировать гладкие, сверхгладкие и зеркально полированные поверхности, что позволяет использовать ее одну для решения самых различных задач, в том числе для анализа отражающих поверхностей. Для этого мы предлагаем полную линейку уникальных высококачественных интерферометрических объективов с увеличением 5x, 10x, 20x и 50x. 

В зависимости от рельефа образца можно выбрать один из трех режимов интерферометрии: вертикального сканирующего интерферометра белого света (VSI), также известный как вертикальная интерферометрия белого света (WLI),  используемая для измерения кривизны гладких и умеренно шероховатых;  режим интерферометра  фазового сдвига  (PSI), используемый  для сверхгладких поверхностей повышенной протяженности; и расширенный режим PSI (ePSI) для углубленного анализа по оси Z. VSI идеален для измерения полированных поверхностей средней шероховатости на высокой скорости.  Как и в конфокальном режиме, образец пошагово сканируется в вертикальной плоскости таким образом, что каждая точка поверхности  проходит  через  фокус.

Максимальный  интерференционный  контраст  достигается при  наилучшем положении фокуса для каждой точки на поверхности. Высота поверхности в месте расположения каждого пиксела находится путем определения пиков узких боковых ореолов. 
В случае зеркально полированных и сверхгладких поверхностей, например, зеркальных кристаллических пластин без покрытия, методы PSI и ePSI позволяют определять параметры структуры с  субнанометровым разрешением менее чем за 3 секунды. 
Для этого находящийся в фокусе образец сканируется по вертикали с дискретностью, соответствующей точным долям длины волны. Алгоритмы получения профиля позволяют получить фазовую карту поверхности, которая при помощи процедуры развертывания преобразуется в соответствующую карту профиля высот.

 

Четыре светодиода, позволяющие получать цветные изображения в палитре RGB и расширять области применения 

Конструкцией системы Leica DCM8 в комплектации SR предусмотрены четыре светодиода: синий (460 нм), зеленый (530 нм), красный (630 нм) и белый (центральная длина волны 550 нм). С увеличением количества цветов и, таким образом, длин волн, расширяется и диапазон применения. Например, при работе с полупроводниковыми пластинами и фоторезистом, когда образец чувствителен к синему цвету, для получения изображения можно использовать только красный свет.

Получайте сверхчеткое полноцветное изображение 
Светодиоды RGB в сочетании с ПЗС-камерой высокой четкости позволяют системе Leica DCM8 SR получать сверхчеткие полноцветные изображения, эквивалентные изображениям получаемой 5-мегапиксельной камеры. Истинная цветопередача для каждого пиксела регистрируется системой путем последовательной подачи импульсов светодиодов. При этом обычная интерполяция цветов при применении 
стандартных цветных камер с фильтрами Bayern не требуется. Получаемые при этом высокие четкость и контрастность изображения дают кристально ясное, реалистичное изображение исследуемого образца. Белый светодиод также позволяет работать в режиме интерферометрии белого света. Последний, но не менее важный факт: светодиоды имеют чрезвычайно длительный срок службы, примерно 20000 часов.

 

Три медода измерения толстых пленок

Система DCM8 предоставляет возможность использования трех альтернативных методов измерения толщины: конфокальный режим, режим интерферометрии и режим спектральной рефлектометрии. Конфокальный режим и режим интерферометрии могут использоваться при измерении толщины прозрачных слоев или пленки, а также поверхностей слоистых подложек или границы между слоем и воздухом. Варианты измерения толщины включают измерения в одной точке, измерения профиля и рельефа. Предлагаемый дополнительно спектральный рефлектометр показывает превосходные результаты при исследовании однослойных и многослойных пленок, мембран или тонких слоев на подложке, но может обрабатывать и  более сложные структуры (до десяти слоев на подложке). Метод позволяет эффективно анализировать прозрачные пленки толщиной от 10 нм до 20 мкм

 

Технические характеристики

Принцип измерения	Бесконтактная трехмерная двухъядерная оптическая профилометрия (конфокальная регистрация и интероферометрия)
Функции	Получение изображений с высоким разрешением, измерение рельефов с высоким разрешением в 3D, измерение профилей, координат, толщины, шероховатости, объема, поверхности Структура, спектральный анализ, колориметрия и т.п.
Режимы контрастирования	HD конфокальный, HD интерферометрия (PSI, ePSI, VSI), HD светлопольный цветной, светлопольный, темнопольный, конфокальный HD RGB в реальном времени
Высота образца	40 мм в стандартной конфигурации; до 150 мм с регулируемой колонкой; по требованию большая высота образца
Объективы	От 1.25× до 150× с конфокальным, светлопольным и темнопольным режимами; от 5x до 50× в режиме интерферометрии
Револьверная головка	Ручной револьвер на 6 объективов  / моторизованный револьвер на 6 объективов
Диапазон перемещения столика (x,y,z)	По вертикали: z = 40 мм; в поперечном направлении: xy =  100 x 75 мм (в стандартном исполнении) или до 300 x 300 ручной револьвер на 6 объективов. По требованию - столики больших размеров
Диапазон сканирования по вертикали	Конфокальный режим -  40 мм, PSI 20 мкм, ePSI 100 мкм, VSI 10 мм
Подсветка	Светодиодные источники света: красный (630 нм), зеленый (530 нм), синий (460 нм) и белый
Получение изображения	Черно- белый датчик с зарядовой связью (CCD B&W): 1360 x 1024 пикселей (полное разрешение); Ч/Б 35 кадров в сек. Истинная цветопередача / конфокальный режим: 3 кадра в сек. (полное разрешение), 10 кадров в сек. (половинное разрешение), 15 кадров в сек. прямой конфокальный режим
Отражающая способность образца	0,1-100%
Размеры и масса	Д x Ш x В = 573 мм x 390 мм x 569 мм; масса: 48 кг
Условия эксплуатации	Температура: от 10° до 35° C; относительная влажность (ОВ) < 80%; высота < 2000 м
Виброизоляция	Активная или пассивная
Повторяемость (увеличение 50 x)	Конфокальный режим / VSI: точность = 0,003 мкм (3 нм); PSI: точность = 0,16 нм (0,00016 нм)
Точность (увеличение 20 x)	С открытым контуром: относительная ошибка < 3%; с закрытым контуром: ошибка < 20 нм