lní mikroskop LEXT OLS 3100

Transkript

1 Moderní technologie ve studiu aplikované fyziky reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/ Laserový rastrovací konfokáln lní mikroskop LEXT OLS 3100 Hana Šebestová Společná laboratoř optiky Univerzity Palackého a Fyzikáln lního ústavu Akademie věd v České republiky 17. listopadu 50a, Olomouc, hana.sebestova sebestova@upol.cz

2 Obsah 1. Laserová rastrovací konfokální mikroskopie 2. LEXT OLS Možné využití 4. Pořízení obrazu 5. Zobrazení 6. Filtrace 7. Analýza 8. Ukázky měření 9. Přednosti laserové rastrovací konfokální mikroskopie 10. Možná rozšíření LEXT OLS3100 2

3 1. Laserová rastrovací konfokální mikroskopie první konfokální rastrovací mikroskop - Marvin Minsky, 1957 LCSM běžně - konec 80. let 20. stol. zdroj světla - laser úzký laserový paprsek se přes objektiv s velkou aperturou zaměří na preparát obraz se nevytváří najednou, ale bod po bodu - osvětlen je jen jeden bod, odražený signál prochází dírkovou clonu, umístěnou v konfokální rovině odstraní se signál z mimoohniskových poloh snímán fotodetektorem obraz na monitoru rozmítání laserového svazku zrcadly řádkování optický řez v dané rovině xy přesně definovaný posuv v ose z + další řezy složením vzniká 3D rekonstrukce 3

4 2. LEXT OLS 3100 rezonanční snímač s galvanickým zrcadlem - rychlé a přesné vykreslení obrazu v široké ploše změna snímacího úhlu galvanického zrcadla optický zoom (až 6x) autofocus one push gain optimalizace jasu možnost využití laserového svazku společně s tradičními technikami - pozorování ve světlém/tmavém poli, v polarizovaném světle a D.I.C. interferenční kontrast (zvýraznění jemných textur) zobrazení vzorků ve třech rozměrech a ve skutečných barvách (kombinuje laserové 3D zobrazení s plnobarevným zobrazením ve světlém poli) nedestruktivní zobrazování a měření submikronových povrchových struktur 4

5 LEXT OLS 3100 zvětšení 120x x (obj. 5x, 10x, 20x, 50x, 100x + 1x - 6x optický zoom) garantované rozlišení 120 nm laterálně, 40 nm vertikálně maximální velikost vzorku 100 mm x 150 mm maximální zdvih pro 3D měření 10 mm možných 1000 řezů minimální krok pro měření v ose z 10 nm (obj. 100x) velikost obrazu 2560 μm x 1920 μm (obj. 5x) až 128 μm x 96 μm (obj. 100x) možné pozorování v reálných barvách bezkontaktní nedestruktivní měření vodivých i nevodivých materiálů nevyžaduje speciální přípravu vzorku 5

6 4. Možné využití 2D měření a obrazová analýza - měření rozměrů - měření obsahů ploch - struktura materiálů - analýza částic a fází 3D rekonstrukce povrchu - zobrazení profilů - měření výšek, objemů a povrchů vybraných elementů - měření drsnosti - měření tloušťky vrstvy Materiálový výzkum, metalografie - analýza výbrusů, hodnocení lomových ploch Morfologie povrchů, studium jemných struktur, povrchových defektů, vyhodnocení indentačních zkoušek Studium povlaků, nátěrů, oxidických vrstev - tloušťka, poréznost Studium tenkých vrstev - nečistoty, defekty, deformace, tloušťka Polovodiče - hodnocení kvality elektrických kontaktů Keramika - rozdělení velikostí a tvarů částic Textilní průmysl měření barevnosti, průměru vlákna, studium nanesených vrstev Automobilový a letecký průmysl - kontrola výroby komponentů s velmi malou tolerancí přesnosti výroby (měření skutečných vzdáleností, objemů, ploch a průmětů) Studium chemických a biologických preparátů 6

7 5. Pořízení obrazu Volba zvětšen ení Zaostřen ení Nastavení jasu Zadání intervalu pro měřm ěření v ose z Zadání velikosti kroku v ose z počet řezů 7

8 6. Zobrazení 2D intenzitní intenzitní nebo výš výškový obraz, skuteč skutečné barvy 3D povrch, textura, skuteč skutečné barvy, drá drátěný model, vrstevnice č-b obraz, pseudobarvy nebo skuteč skutečné barvy 8

9 7. Filtrace Spike Removal Smoothing Profile Shape Correction Surface/Tilt Correction Height Noise Removal Edge Enhancement Contrast Enhancement FFT Digital Zoom Noise Removal for Convexivity Noise Removal for Jagged Surface Noise Removal for Flat Surface Noise Removal for Semisphere 9

10 8. Analýza Distance/Area Measurement - vzdálenost dvou bodů, dx, dy, dz - velikost plochy Line Width Measurement - měření úseků (průnik přímky p a profilu) 10

11 Analýza Geometric Analysis - XY, XZ a YZ profil - určen ení vzdálenosti, středu, poloměru polohy Particle Analysis - analýza částic plocha, povrch, objem, rozložen ení četnosti, % celé plochy 11

12 Analýza Step measurement - měření výšky Volume Measurement - měření objemů objektů pod/nad zvolenou rovinou 12

13 Analýza Roughness Analysis - určen ení parametrů drsnosti z čáry nebo plochy - Rp, Rv, Rz, Ra, Rq! Nelze dle normy ISO měřená délka pro Ra = (0,1 2) μm > 5 x 800 μm pro Ra = (0,1-0,3) μm... obj. 100x... obraz (128 x 96) μm pro Ra = (0,8-1,6) μm... obj. 50x... obraz (320 x 240) μm Objektivy s menším zvětšením nedostatečné rozlišení - šum! Použitý filtr, objektiv různé hodnoty parametrů! Malá měřená plocha v různých r polohách různé parametry drsnosti téhot hož vzorku 13

14 9. Ukázky měření křemík - lom 14

15 Ukázky měření shluky nanotrubek 15

16 Ukázky měření laserem přetavený p povrch nízkouhln zkouhlíkové oceli 16

17 Ukázky měření laserové texturování křemíku 17

18 Ukázky měření část povrchu mince 18

19 Ukázky měření část EPROM 19

20 Ukázky měření muš muškátový oř oříšek íšek 20

21 Ukázky měření špirlice bělolistá 21

22 Ukázky měření rosnatka kapská 22

23 Ukázky měření Berkovichův hrot 23

24 Ukázky měření tyvek 24

25 Ukázky měření drá drážky ve skle řezané ezané drá drátovou pilou 25

26 10. Přednosti laserové konfokální mikroskopie Vysoké axiální rozlišení při vysoké ostrosti obrazu Konstrukce 3D obrazů Bezkontaktní povrchová profilometrie (i málo odrazivých materiálů) Možnost snímání obrazu ve skutečných barvách Pozorování nevodivých materiálů Pozorování porézních materiálů Použití obrazové analýzy Využití klasických metod světelné mikroskopie (světlé, tmavé pole, nomarského diferenciální kontrast, fázový kontrast, polarizační filtry) Pozorování živých exemplářů bez nutnosti jejich usmrcení Nedochází k degradaci vzorku Jednoduchá výměna vzorku Snadná obsluha, opakovatelnost měření Možnost optických řezů a pozorování průhledných vzorků i pod povrchem Přechod mezi optickou světelnou a elektronovou řádkovací mikroskopií 26

27 11. Možná rozšíření LEXT OLS 3100 Modul pro měření tloušťky transparentní vrstvy známe-li index lomu pro 408 nm Modul pro měření hrany zvýraznění hran mikroelektronika Stolek s přesnými řízenými posuvy Modul pro skládání pořízených obrazů 27

28 Tato prezentace byla připravena za finanční podpory Evropského sociálního fondu v ČR v rámci projektu CZ.1.07/2.2.00/ Moderní technologie ve studiu Aplikované fyziky. Děkuji Vám za pozornost. 28