Mahr | 专有技术

最小的噪音,最大的精度

| 营销团队
腐蚀的金属表面

自2021年以来,白光干涉仪系列已经补充了Mahr在表面计量方面的产品组合。Surface Metrology 3D全球产品经理Thorsten Höring解释了新的 "智能相关算法"(ICA)如何实现具有极低噪声系数的高度稳定信号,以及该系列用于哪些表面。

Mahr以其接触式和共聚焦系统而闻名。为什么该公司现在也有一个白光干涉仪系列? Thorsten Höring: 有了白光干涉仪,我们的光谱已经扩展到亚纳米范围。我认为这对于像Mahr这样的测量技术专家来说只是一个合乎逻辑的结果。

白光干涉仪到底能做什么,它是如何工作的?Thorsten Höring: 基本上,白光干涉仪能够对尺寸在几纳米到几微米之间的结构进行三维轮廓测量。该方法使用波的叠加或干涉来确定一个尺寸。光沿着两条路径传播:一条路径通向基准,而第二条路径通向要测量的表面。如果要测量的物体在焦点上,波浪加起来就会产生一个强度最大值。在焦点之外,波浪相互抵消,导致强度最小。根据这些信息,可以计算出精确的高度值。

在这一领域测量的是什么样的表面?Thorsten Höring: 越来越多的部件必须有非常特殊的表面--例如,镜片的表面,以便正确聚焦,或者半导体的表面,以便快速传输信号。另一个例子是植入物或人工关节:这类内固定装置的表面必须研磨到纳米级的精度,以使例如由金属和塑料部件制成的膝关节内固定装置与人体骨骼无缝互动。

Mahr干涉仪的区别是什么? Thorsten Höring:他们有一个新的算法,即所谓的ICA技术。这结合了以前常见的PSI和VSI方法的良好特性,具有极高的垂直分辨率和广泛的应用范围。

您能简单地解释一下PSI和VSI的更多细节吗? Thorsten Höring:在这里我必须稍微说明一下。传统的方法是使用垂直扫描(VSI)或相移法(PSI)进行测量。对于VSI,高度值是用重心法确定的。一条特征曲线形成了所谓的 "相关图"。如果在其上放置一条包络线,就会得到一个高斯分布,可以计算出重心。基本上,这种方法是稳健和快速的,但不会导致如此精确的结果。另一方面,相移法,或简称PSI,更加准确。它在相关图中寻找最大的 "相位差",即明暗变化。这种方法更准确,但也更敏感。Mahr的白光干涉仪则不同:其新颖的算法结合了PSI和VSI方法的良好特性,在一个大的应用领域中具有极高的垂直分辨率。

ICA的测量实际上是如何进行的? Thorsten Höring:通过MarSurf计量记录软件,焦点区域被穿越,并记录了所谓的高度信息的 "图像堆"。这个堆栈类似于计算机断层摄影机的情况。堆栈是为每个像素单独评估的,因此是为XY方向上的每个单独数据点评估的。从这些点的总体来看,一个 "典型的 "相关图被定义为参考,并被用作评估XY方向上每个数据点的比较。通过这种方式,可以产生一个可靠和精确的高度值。参考信号沿着测量的干涉图移动,寻找最佳匹配的位置。然后这个位置给出了该像素的精确高度值。

80皮米的低噪音是如何产生的?Thorsten Höring:由于ICA使得确定高度值成为可能,同时噪音也被最小化,这确保了非常高的数据质量。由于这种非常好的信噪比,Mahr技术达到了只有80皮米的PSI的质量水平(STR-表面-地形-可重复性),但具有明显更好的稳定性和更高的可靠性。作为比较:以前的入门级设备的STR约为150皮米。此外,除了最大的可靠性外,新的Mahr干涉仪即使在低强度下也有很高的动态范围。

Mahr的白光干涉仪产品系列到底叫什么? Thorsten Höring: 它被称为MarSurf WI,由MarSurfWI 50 MMarSurf WI 50MarSurf WI 100三台设备组成。有了它们,研究实验室和工业界的质量保证就有了三种强大的设备可供选择,以确定最精细的粗糙度、台阶高度或纳米范围的平面--只需几秒钟。

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