Oberflächenmesstechnik

Die Oberflächenmesstechnik liefert qualitative Aussagen über die Beschaffenheit der Oberfläche eines Werkstücks. Je nach Einsatz kommen verschiedene Verfahren der Oberflächenmesstechnik zur Anwendung.

• Abbildung von Oberflächen: Lichtmikroskopische Verfahren arbeiten mit Hellfeld- oder Dunkelfeldbeleuchtung und bieten eine maximale Vergrößerung (etwa 1.000-fach). Ein Rasterelektronenmikroskop hingegen liefert eine deutlich höhere Vergrößerung (ca. 5.000-fach) und Tiefenschärfe von mehr als 10 µm im Vergleich zu 0,3 µm beim Lichtmikroskop ohne Immersionstechnik (Ölimmersion). Bei Verwendung der Immersionstechnik verbessert sich der Wert ca. um den Faktor 1,5.
• Oberflächenrauheitsmesstechnik: Das Ziel ist die Erfassung der Mikro- beziehungsweise Nanogeometrie technischer Oberflächen. Zudem kann die Abweichung einer realen Oberfläche von einer idealen Soll-Oberfläche bestimmt werden. Da verschiedene Messungen zu unterschiedlichen Ergebnissen führen, bedienen sich Anwender mathematisch-statistischer Methoden, um eine Vergleichbarkeit zu erzielen.
• Tastschnittverfahren: Ein Tastkopf, bestehend aus einer Diamantnadel, zeichnet einen Profilschnitt auf. Anschließend lässt sich die Rauheitsmessgröße mit einer vertikalen Auflösung von ?0,01 µm berechnen.
• Lichtschnittmikroskop: Für die Rautiefenbestimmung mit einer gemittelten Rauhtiefe von${R_z} > 1$ µm eignet sich das Lichtschnittmikroskop. Auf eine Oberfläche fällt eine schmale Lichtlinie im Winkel von 45°. Die Verzerrung der Linie kann entweder fotografisch dargestellt oder mit einem Okularmikrometer ausgemessen werden.
• Interferenzmikroskop: Durch Lichtinterferenz kann ein Höhenschichtlinienbild von spiegelnden und zu rauen Oberflächen erstellt werden. Das Interferenzmikroskop eignet sich für Rautiefenunterschiede von ca. 2 µm.
• Rastersondenmikroskop: In einem elektronisch geregelten Piezokristall-Aktorsystem kommt eine berührungslose Ausmessung von Oberflächen zustande. Zwischen dem Abtastkopf und der Oberfläche entsteht ein Tunnelstrom, der konstant gehalten wird. Anhand des Regelgrößensignals lässt sich die Oberflächenbeschaffenheit im Nanometerbereich bestimmen.
• Streulichtverfahren: Ein zur Rauheits- und zur Welligkeitsmessung geeignetes Verfahren, bei dem die Reflektion eines Lichtbündels mittels statistischer Auswertung bestimmt wird.

Surface metrology

Surface metrology is used to determine a workpiece's surface properties. Various methods are used depending on the circumstances.

• Surface mapping: Methods based on light microscopy use bright-field or dark-field illumination and have a maximum magnification factor of approx. 1,000 x. A scanning electron microscope, on the other hand, offers far higher magnification (approx. 5,000 x) and a depth of field of over 10 µm compared with 0.3 µm in the case of light microscopy that does not utilise immersion techniques (oil immersion). Using immersion techniques improves the value by a factor of around 1.5.
• Surface roughness metrology: The aim is to record the micro/nanogeometry of technical surfaces. It is also possible to determine the deviation between an actual surface and an ideal target surface. Given that different measurements produce different results, mathematical/statistical methods are used to ensure comparability.
• Profile method: A sensing head comprising a diamond stylus plots a section. It is then possible to calculate the roughness with a vertical resolution of ? 0.01 µm.
• Light-section microscope: Light-section microscopes are suitable for determining the peak-to-valley height when the average peak-to-valley height is ${R_z} > 1$ µm. A narrow line of light falls on a surface at an angle of 45°. The line's distortion can either be depicted photographically or measured using an eyepiece micrometer.
• Interference microscope: Light interference can be used to generate a contour image for reflective and rough surfaces. Interference microscopes are suitable for peak-to-valley height differences of approx. 2 µm.
• Scanning probe microscope: An electronically controlled piezoelectric crystal actuator system enables contactless surface measurement. A tunnel current that is kept constant is generated between the pick-up head and the surface. The controlled variable signal makes it possible to determine the surface condition to within nanometres.
• Scattered light method: A method that is suitable for measuring roughness and waviness where the reflection of a beam of light is determined using statistical evaluation.

表面计量

表面计量被用于确定工件的表面特性。根据具体情况，使用多种测量方法。

表面映射：使用光学显微镜进行亮场或暗场照明的方法，最大放大倍率约 1000×。还可以使用扫描电子显微镜，其放大倍率高得多（约 5,000×）。不​​采用浸渍技术（油浸）的情况下，光学显微镜的视野深度为 $0.3 \mu m$ ，而扫描电子显微镜的视野深度超过 $10 \mu m $ 。使用浸渍技术可以将这个值提高约 1.5 倍。

表面粗糙度计量：目的是记录技术表面的微观/ 纳米几何形态。另外，也可以用于确定实际表面和理想目标表面之间的偏差。由于不同的测量产生不同的效果，需使用数学/统计方法以确保可比性。

轮廓法：使用一种带有金刚石记录针的传感头绘制部分表面。然后可以用 $\approx 0.01 \mu m $ 的垂直分辨率来计算粗糙度。

光切显微镜：光切显微镜适用于确定平均峰 - 谷高度符合 ${R_z} > 1 \mu m $ 的峰 - 谷高度。光窄线以 45°的角度射在表面上。线的折射可以通过摄影描绘或使用目镜测微计来测定。

干涉显微镜：可以通过光干涉生成反射和粗糙表面的轮廓图像。干涉显微镜适用于描绘峰到谷的高度差约在 $2 \mu m $ 的表面。

扫描探针显微镜：使用电子控制的压电晶体驱动器系统进行非接触表面测量。在光学读取头与表面之间产生并保持恒定的通道电流。受控变量信号使表面条件的确定能够控制在纳米范围内。

光散射法：通过使用光束反射的统计评估来测量粗糙度和波动度。

近义词

表面粗糙度计量

轮廓法

光切显微镜

干涉显微镜

峰-谷高度的测定

扫描探针显微镜

光散射法

Metrología de superficie

La metrología de superficie se usa para determinar las propiedades de una superficie de trabajo. Se usan varios métodos dependiendo de las circunstancias.

Mapeo de superficie: Los métodos basados en microscopía de luz usan iluminación de campo brillante o de campo oscuro y tienen un factor de aumento máximo de aproximadamente 1,000 x. Un microscopio electrónico de barrido, por otro lado, ofrece un aumento mucho mayor (aproximadamente de 5,000 x) y una profundidad de campo de más de $10 \mu m $, comparado con los $0.3 \mu m$ en el caso del microscopio de luz que no utiliza las técnicas de inmersión (inmersión en aceite). El uso de técnicas de inmersión mejora el valor por un factor de alrededor de 1.5.

Metrología de aspereza de superficie: El objetivo es registrar la micro/nanogeometría de las superficies técnicas. También es posible determinar la desviación entre una superficie actual y una superficie ideal objetivo. Dado que las diferentes mediciones producen diferentes resultados, se usan métodos matemáticos/estadísticos para asegurar la comparabilidad.

Método de perfil: Un cabezal de detección que comprende una aguja de diamante traza una sección. Luego es posible calcular la aspereza con una resolución vertical de $\approx 0.01 \mu m$.

Microscopio de sección de luz: Los microscopios de sección de luz son adecuados para determinar la altura de pico a valle cuando la altura promedio de pico a valle es de ${R_z} > 1 \mu m $. Una línea fina de luz cae sobre la superficie con un ángulo de 45°. La distorsión de la línea puede mostrarse fotográficamente o medirse usando un micrómetro ocular.

Microscopio de interferencia: Se puede usar la interferencia de luz para generar una imagen de contorno para superficies reflectantes y ásperas. Los microscopios de interferencia son adecuados para las diferencias en la alturas pico a valle de aproximadamente $2 \mu m $.

Microscopio de sonda de barrido: Un sistema actuador de cristal piezoeléctrico controlado electrónicamente permite la medición de la superficie sin contacto. Una corriente de túnel que se mantiene constante es generada entre el cabezal de recolección y la superficie. La señal variable controlada hace que sea posible determinar la condición de la superficie en nanómetros.

Método de luz dispersa: Un método que es adecuado para medir la aspereza y ondulación donde la reflexión de un haz de luz se determina usando una evaluación estadística.