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Berührungslose Messung der Schichtdicken in Folien aller Art

Die Trennschicht zwischen zwei Materialien lässt sich mit der Lichtlaufzeitmessung berührungslos, schnell und sehr genau messen. Das Titelbild zeigt eine Al2O3 Beschichtung von 25 nm Dicke auf einer Kunststoff- Folie.

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Lichtlaufzeitmessung in der Folienproduktion Der einzelne Bildpunkt der Lichtlaufzeitmessung basiert auf der Weisslichtinterferometrie. Ein Vollbild besteht aus 300 * 300 axialen Interferogrammen, die sich seitlich berühren. Mit der Lichtlaufzeitmessung wird die Flugzeit reflektierter oder gestreuter Photonen von der Objektoberfläche mit der eines Referenzstrahls gemessen, sodass die relative optische Wegstrecke als axiales Tiefenprofil ausgewertet werden kann. Mit dem Rasterverfahren wird der Lichtstrahl transversal in eine oder zwei Richtungen geführt, sodass ein flächiges Tomogramm oder ein dreidimensionales Volumen entsteht. Anders als bei der Lichtmikroskopie ist bei der Lichtlaufzeitmessung die Auflösung in der Tiefe von der Auflösung in der Ebene entkoppelt. Die räumliche Auflösung in die Tiefe des Materials ist abhängig von der spektralen Breite des Lichts, das zur Messung verwendet wird. Auf dem ASP Chip (Active Sensor Pixel- Array) sind 300 x 300 einzelne „Interferometer“ aufgebaut. Jedes Pixel auf dem Chip ist mit einer Optik und mit der Signalvorverarbeitung ausgerüstet. Messkopf der Lichtlaufzeitmessung

Messprozess Eine ebene Lichtfront wird von der Lichtquelle ausgesendet. Die Lichtfront wird am Strahlteiler auf den Referenzarm geleitet und auf das Objekt (Messarm). Das am Messobjekt reflektierte und gestreute Licht gelangt über den Strahlteiler zum Sensor, nachdem die Lichtfront am Strahlteiler mit dem Licht, das vom Referenzarm reflektiert wird, interferiert. Der Sensor empfängt interferierende Lichtfronten als Funktion der Bedingungen auf dem Objekt. Unterschiede in der Oberflächengeometrie oder im Material, Streuung oder Reflektion werden vom Detektor mit einer sehr hohen Geschwindigkeit gemessen. Der Messkopf hat die Abmessungen von 70 mm * 55 mm * 200 mm und ist etwa 500 Gramm schwer. Im Messkopf sind eingebaut:  die Optik (anpassbar an die gestellte Messaufgabe)  die Lichtquelle zur Erzeugung der Lichtfront  das APS-Array (Aktiv Pixel Array) mit 300 * 300 Bildelementen  das Spektrometer.  die Signalvorverarbeitung. Ist der Messkopf am Netz angeschlossen und über die USB-Schnittstelle mit dem Rechner verbunden, können bereits Messungen ausgeführt werden. Der robuste Messkopf kann auf alle Manipulatoren aufgebaut werden und ist kaum anfällig auf Vibrationen oder Bewegungen des Objektes. flo-ir berührungslos messen

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Messprinzip der Optischen Kohärenztomographie Das Licht wird in Strahlteiler aufgeteilt. Der eine Teil durchläuft den optischen Weg eines Referenzarms, der andere Teil gelangt auf die Probe. Die reflektierten Anteile werden im Strahlteilerprisma wieder vereinigt. Das Referenzlicht und das Probenlicht interferieren miteinander. Die interferometrische Auswertung kann auf verschiedene Weise realisiert werden. Grob lassen sich zwei Grundarten unterscheiden: Time Domain OCT und Spectral Domain OCT. Beide lassen sich an einem Michelson Interferometer verdeutlichen. Als Probe ist vereinfacht eine reflektierende Schicht angenommen.

Time Domain OCT (Bild oben) und Spectral Domain OCT (Bild rechts)

Time Domain OCT Das Licht der beiden Arme wird zeitlich korreliert. Dazu wird der Referenzarm in der Länge verändert, das heisst, die Laufzeit in diesem Arm wird geändert. Wenn die Laufzeit exakt der Laufzeit einer Reflexion aus der Probe entspricht, sind für alle im Spektrum enthaltenen Wellenlängen die Referenzarmwelle und die Probenarmwelle in Phase und die elektrischen Feldstärken addieren sich. Bereits eine Verstimmung der Arme um die Hälfte der Zentralwellenlänge bewirkt eine gegenseitige Auslöschung und eine weitere Verschieben wieder konstruktive Interferenz. Je weiter man sich von der genauen Abstimmung der Weglängen entfernt, desto flacher ist die Ausprägung der Wellenberge und Wellentäler - der Interferenzkontrast nimmt ab. Das liegt daran, dass für jede enthaltene Wellenlänge ein anderer Abstand zwischen dem zentralen Interferenz Maximium und dem nächsten Minimum vorliegt und natürlich die elektrische Feldstärke aller Wellenlängen an jedem Punkt aufaddiert wird. Je mehr Wellenlängen enthalten sind, umso stärker fällt die Interferenzamplitude um den genauen Abstimmungspunkt ab. Die 1/e² Breite der Einhüllenden des Interferogramms ist die zeitliche Kohärenzlänge des Lichts. Sie verhält sich umgekehrt proportional zur spektralen Bandbreite der Lichtquelle. Genau die Einhüllende ist aber der entscheidende Messwert der OCT und wird durch ein Filterungsverfahren aus dem Interferogramm gewonnen. Der Verlauf dieser Einhüllenden bei einer mehrschichtigen Probe ergibt ein Tiefenprofil der Probe. Spectral Domain OCT Der Referenzarm wird etwas kürzer oder länger als der Probenarm fest eingestellt. Die Interferenz wird spektral ausgewertet, das heißt es wird bei jeder Wellenlänge die Überlagerung von Referenzarmlicht und Probenlicht ausgewertet. Das kann durch ein flo-ir berührungslos messen

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nachgeschaltetes Spektrometer oder durch zeitlich spektral durchgestimmte Laserlichtquellen passieren (Swept Source OCT). In beiden Fällen wird das SpektroInterferogramm auf Wellenzahlen umskaliert und Fourier transformiert. Die Fourier Transformierte des Leistungsspektrums entspricht wieder der Korrelation. Man erhält also wieder einen A-Scan aus dem Spektrum und wieder ist die axiale Auflösung umgekehrt proportional zu der spektralen Breite, die ausgewertet wurde. Hinzu kommt noch die endliche Auflösung des Spektrometers bzw. die instantane Linienbreite des durchgestimmten Lasers. Sie wirken sich auf den möglichen Messbereich aus, je höher die Spektrometerauflösung bzw. je monochromatischer das instantane Laserlicht und damit je kleiner der mögliche Abstand der Stützpunkte im Spektrum, desto tiefer ist der Messbereich. Streufeld- OCT Die OCT erstellt tiefenaufgelöste Schnittbilder durch ein Material. Dazu wird Licht eingestrahlt und das zurückgestreute Licht wird in einem Interferometer ausgewertet. Der Kontrast im Material stammt von Streuprozessen an Strukturgrenzen, die einen Übergang im optischen Brechungsindex darstellen, z.B. dem Übergang von Einbettmasse zu Partikeloder Übergang von Molekülen. Licht wird an verschiedenen Streuzentren zu einem kleinen Teil auch genau entgegengesetzt zur Einfallsrichtung zurückgestreut. Um Licht tief eindringen zu lassen werden oft längere Wellenlängen gewählt.

Die mittlere freie Weglänge bei Streuprozessen in optisch streuendem Material (Trüb, milchig) liegt in der Größenordnung von einigen 100 µm bis zu einigen Millimeter. Die Absorption durch Wasser oder andere Absorber ist in der Regel weniger stark als die Verluste durch Streuung. Den transparenten Teil einer Probe (Lack, Glaskörper) kann man vollständig erfassen. Eine relativ dünne Beschichtung die aus vielen ganz dünnen Lagen besteht, wie zum Beispiel in Sonnenschutzgläsern, lässt sich sehr eindrucksvoll darstellen. Das OCT Bild zeigt die erste Lichtfront (Bild links) auf der Oberfläche und den Vertikalschnitt durch den Stack von 500 Bildern (Bild rechts). Im Vertikalschnitt sind die einzelnen Schichten im Sonnenschutzglas klar erkennbar.

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A-Scan und B-Mode Bild Wird die Probe mit einem Lichtstrahl abgerastert gewinnt man ein Tiefenprofil entlang des Lichtstrahls pro Rasterpunkt durch Bewegen des Referenzarmspiegels. Die sich daraus ergebende Darstellung eines Tiefenprofils nennt man Amplitudenscan (A-Scan, Bild oben rechts). Die Umwandlung des Tiefenprofils in Helligkeiten und die Darstellung vieler benachbarter Tiefenprofile entlang eines Rasterwegs als Helligkeitswerte ergibt ein sogenanntes Brightness-Mode Bild (B-Mode-Bild, Bild links).

Das transversale Auflösungsvermögen (x, y- Richtung) hängt von der Fokussierung des Lichtstrahls ab. Je steiler fokussiert wird, desto genauer kann in der Fokusebene aufgelöst werden, aber umso stärker verschlechtert sich die Auflösung mit steigendem Abstand vor und hinter dieser gewählten Fokusebene. Wird sehr stark fokussiert spricht man von optischer Kohärenzmikroskopie. Interferenz durch partielle Reflexion an Schichtsystemen Als Strahlungsquellen werden monochrome Lichtquellen eingesetzt. Diese sind kompakt gebaut und lassen sich elektrisch ansteuern. Der einfallende Lichtstrahl wird an der Oberfläche reflektiert, gestreut und durchgelassen. flo-ir berührungslos messen

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Der durchgelassene Anteil des Lichts wird als Funktion des Brechungsindexes abgelenkt und an der nächsten Schicht wieder reflektiert, gestreut oder durchgelassen.

Ein Teil des Lichts, das auf die Oberfläche trifft, wird reflektiert oder durchgelassen. Die Amplitude, und damit auch die Intensität, des reflektierten Anteils wird nach den Fresnel’schen Gleichungen für eine feste Polarisationsrichtung aus dem Einfallswinkel und den Brechungsindizes auf beiden Seiten der Grenzschicht berechnet. Eine weitere Aufspaltung des durchgelassenen Lichts erfolgt an der nächsten Grenzschicht. Die an den zwei Grenzflächen der Schichten reflektierten Lichtstrahlen werden dem ankommenden Lichtstrahl überlagert, sodass ein Interferenzmuster entsteht.

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Durch Mehrfachreflexionen in einer Schicht sind an der Entstehung der Interferenzen „viele Lichtstrahlen“ beteiligt, der prinzipielle Intensitätsverlauf im Interferenzbild wird dadurch aber nicht beeinflusst. Der Einfluss beschränkt sich auf eine Änderung der Kurvenform die bei der Interpretation berücksichtigt wird. Entscheidend für das Interferenzverfahren ist der Wegunterschied der Lichtstrahlen. Der Wegunterschied ist proportional zur Dicke der Schicht und zum Brechungsindex. Der Wegunterschied des Lichts führt zu einer Phasenverschiebung der reflektierten Lichtstrahlen, was sich bei der Überlagerung in einer Verteilung der Lichtintensität zeigt. Ändert sich die Dicke der Schicht, resultiert eine andere Lichtintensität. Dies bedeutet, dass durch die Messung der Intensität des Lichts die Dicke der Schicht bestimmt werden kann.

Mathematische Ansätze ermöglichen die messtechnischen Grenzen zu unterschreiten. Mit der von Taylor Hobson entwickelten "Helical Conjugate Field"-Funktion lassen sich aus den Rohdaten auch Informationen zu dünnsten Schichten extrahieren. Bei der Auswertung der Intensitätsverteilung ist die Periodizität der Intensitätskurve entscheidend. Die Messung der relativen Änderung der Dicke einer Schicht ist mit geringem Aufwand durchführbar. Durch die kontinuierliche Messung wird die Intensitätsänderung am Messort festgestellt. Über die Phasenberechnung wird die Änderung der Dicke bestimmt. Der Grafik links zeigt den zeitlichen Verlauf der Intensitätsänderung am Detektor bei gleichmässiger Änderung der Schichtdicke. flo-ir berührungslos messen

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Ein-Strahl-Verfahren Die einfachste interferometrische Schichtdickenmessung erfolgt mit einem Lichtstrahl und mit einer einfachen punktförmigen Detektion eines Intensitätswertes. Von der Lichtquelle (A) gelangt das Licht auf den Strahlteiler (B). Am Strahlteiler wird der Lichtstrahl in einen Referenzstrahl (C) und in einen Messstrahl (D) aufgeteilt. Der Messstrahl gelangt auf das Objekt (E) wo dieses Licht wieder zum Strahlteiler zurück reflektiert wird. Der reflektierte Anteil des Lichts aus dem Messstrahl interferiert am Strahlteiler mit dem Licht des Referenzstrahls (F). Je nach Laufzeit des Messstrahls bilden sich helle (Konstruktive Interferenz) und dunkle (Destruktive Interferenz) Bereiche, die sich, wie vorgängig beschrieben, bei bekanntem Brechungsindex, einer Schichtdicke zuweisen lassen.

A C

B

F E

D

Das erfasste Signal ist also eine Funktion des Brechungsindexes des gemessenen Materials und der Schichtdicke. Ist eine dieser Grössen bekannt, kann aus dem Signal auf einfache Weise die zweite Größe ermittelt werden. Zwei-Strahl-Verfahren Da bei optischen Messverfahren der Brechungsindex der Materialien eine grosse Rolle spielt, entspricht das gemessene Signal nicht unmittelbar der Schichtdicke. Der Brechungsindex des gemessenen Signals muss berücksichtigt werden. Weil bei vielen Beschichtungsverfahren der Brechungsindex einer Schicht von den Parametern der Beschichtung (Dicke, Spannung, Temperatur) abhängt ist es oft vorteilhaft, wenn der Brechungsindex der aufgebrachten Schicht auch gemessen wird. Die Messung der geometrischen Schichtdicke und des Brechungsindexes erfolgt mit zwei Einfallswinkeln des Lichts aus derselben Quelle. Da die Periodizität der aufgenommenen Intensitätsmodulation während eines Schichtwachstums auch vom Einfallswinkel abhängt, ergeben sich zwei Signale mit unterschiedlicher Periodizität. Das Verhältnis der beiden Perioden zueinander ist das Mass für den Brechungsindex der Schicht. Mit dem so flo-ir berührungslos messen

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gemessenen Brechungsindex kann analog zum Ein-Strahl Verfahren aus einem der beiden aufgenommenen Intensitätsverläufe die geometrische Schichtdicke bestimmt werden.

Ein-Strahl-Verfahren mit wissensbasierter Auswertung Das beschriebene Verfahren mit zwei Einfallswinkel ist einfache und sehr genau zur gleichzeitigen Messung des Brechungsindexes und der Schichtdicke. In einigen Anwendungsfällen ist aber ein optischer Zugang unter zwei deutlich unterschiedlichen Winkeln zur Messstelle nur mit hohen Aufwand realisierbar. Wird aber in die Auswertung eines gemessenen Intensitätssignal die physikalisch exakt berechnete Strahlintensität bei gegebenem Brechungsindex und Schichtdicke verwendet, kann für jede Kombination der Einflussfaktoren die entsprechende Intensität berechnet werden. Durch Iteration können mit den gemessenen Werten beide Parameter mit einer Messung bestimmt werden. Der Brechungsindex bestimmt dabei vor allem den genauen Verlauf der Kurve zwischen zwei Extremwerten, während die Schichtdicke die Periode, also den Abstand der Extrema bestimmt. Durch diesen unterschiedlichen Einfluss der beiden Parameter auf die Intensitätskurve können beide Parameter mit hinreichender Genauigkeit getrennt bestimmt werden. Statische Messungen Oft stellt sich auch die Aufgabe, fertige Schichten nachträglich zu vermessen. Mit einer Diodenzeile an Stelle einer Photodiode ist die Aufnahme des räumlichen Intensitätsverlaufs möglich. Dieser kann ähnlich wie der zeitliche Verlauf interpretiert und ausgewertet werden womit eine deutliche Erweiterung der Messmöglichkeiten erreicht wird. Von bestehenden Schichten kann so die Dicke und der Brechungsindex gemessen werden, wobei auch bei dieser Messung die Kenntnis des theoretischen Kurvenverlaufs bei der Auswertung genutzt wird. Die Interferometrie zeichnet sich durch eine sehr hohe Empfindlichkeit und Robustheit aus. Die hohe Empfindlichkeit ergibt sich aus dem interferometrischen Prinzip. Änderungen in der Intensität von 0 auf 100% ergeben sich bereits durch eine Dickenänderung im Bereich von 0,1 μm. Eine Auflösung von von 0,01 μm (10 nm) kann mit dem Verfahren noch gemessen werden. Schwingungen wirken sich nicht auf das Messsignal aus. flo-ir berührungslos messen

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Aufgrund unserer Ausrichtung und der OCT-Messtechnik haben wir Kontakt zu vielen Industrieunternehmen aufgebaut und bedienen diese mit unserer Kompetenz in der Messtechnik. Die Erkenntnisse im Markt zeigen, dass das OCT-Verfahren in der Qualitätsüberwachung sehr gute Resultate liefert. Aus der Messung der Lichtlaufzeit berechnet sich die Dicke einer Schicht oder es lassen sich Inhomogenitäten in einer Schicht feststellen.

Aus den oben stehenden Skizzen erklärten sich die Interferenzerscheinungen. Die rote Linie ist in beiden Fällen am gleichen Ort (Gleicher Messzeitpunkt). Man erkennt die Reflektion von der Oberfläche und von der Folienrückseite. Ist die Folie dicker, so verändern sich die Interferenzen. Während in der Skizze links zwei Wellentäler aufeinander treffen (Rote Linie) sind es in der Skizze rechts ein Wellenberg und ein Wellental. Vom Sensor wird die Summe beider Wellen registriert. Es entstehen Helle und dunkle Zonen, je nach Interferenz, was schlussendlich ausgewertet wird. Dickenunterschiede erkennt man an den Interferenzen im Bild. Die hellen und dunklen Streifen zeigen, wie die Dickenunterschiede in der Folie verteilt sind.

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2 Unterschiedliche Interferenzen entstehen entweder wenn die Foliendicke nicht homogen ist, wenn der der Brechungsindex ändert oder der Betrachtungswinkel. In der Folie zeigen sich in Produktionsrichtung streifenförmige Interferenzlinien die sich systematisch abwechseln. Die kleinen, partiellen Interferenzen im Bild stammen von der Folienrückseite, sie sind ein flo-ir berührungslos messen

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Einfluss der Folienauflage. Die schwarze Markierung (1) zeigt die Lage des Ziehstreifens. Bei den roten Markierungen (2) wurden OCT Messungen durchgeführt. Im Bereich des Ziehstreifens erkennt man einen klaren Sprung in der Interferenz Auf der Aufnahme der Folie erkennt man ein systematisches in Querrichtung verlaufendes Raster von Interferenzen. Die Interferenzen sind von beiden Folienseiten an denselben Stellen und verlaufen in Produktionsrichtung der Folie. Die Interferenzen zeigen Dickenunterschiede in der Folie im nm- Bereich. Der Abstand der Abweichenden Interferenzen liegt zwischen 1 bis 2 cm.

Das in Echtzeit erfasste Interferenzmuster auf einer Folie hängt unter Anderem direkt von der Foliendicke ab. Streuung Beschichtungen enthalten Oxide, Fasern oder Pigmente, an denen Licht mehr oder weniger in alle Richtungen gestreut wird. Diese Streueffekte lassen sich bestimmen. Bei der statischen Lichtstreuung betrachtet man die Winkelabhängigkeit der zeitlich gemittelten Streuintensitäten, bei der dynamischen Lichtstreuung die Streuintensität in ihrer Winkelund Zeitabhängigkeit.

Bei der Rayleigh-Streuung trifft Licht auf ein Medium mit wenigen statistisch verteilten Streuzentren mit kleinerem Durchmesser als die einfallende Wellenlänge. Die statistische Verteilung und das Medium sind bei der Rayleigh-Streuung wichtig, da so seitlich zur Ausbreitungsrichtung eine destruktive Interferenz zwischen den Streuwellen verschiedener Streuzentren ausgeschlossen werden kann. In regelmäßigen Medien oder bei Partikeldimensionen, die gegenüber der Wellenlänge gross sind (Oxide, Pigmente, Faser), wird die seitliche Streuung durch destruktive flo-ir berührungslos messen

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Interferenz abgeschwächt. In einer regelmässig aufgebauten Beschichtung sind viele Streuzentren vorhanden. Deshalb liegt zu jedem Streuzentrum auch ein seitlicher Nachbar im Abstand von λ/2, sodass sich deren Streuwellen in seitlicher Richtung gerade destruktiv überlagern. Grosse Teilchen reflektieren das auftreffende Licht zunehmend unabhängig von der Wellenlänge. Ist die Wellenlänge kleiner als das betrachtete Partikel, ist also d ≈ λ, liegt Mie-Streuung vor. Je größer die Partikel sind, desto schwächer wird die Wellenlängenabhängigkeit. Das OCT-Bild zeigt unterschiedliche Streueffekte in einer Folie. Produktion von Kunststoff-Filmen: In einem Bericht der EU werden die Produktionskosten für mehrlagige Folien, die eine Gesamtdicke von 76 Mikrometer haben, mit € 212,1 pro 1000 m 2 beziffert. Durch die Reduktion der Dicke der einzelnen Folien auf eine Gesamtdicke von 51 Mikrometern sinken nach diesem Bericht die Produktionskosten auf € 131,90. Durch den Einsatz eines Faser-OCT-Systems wird es möglich, die Schichtdicken der einzelnen Folien im laufenden Betrieb zu messen und dadurch die Produktionsanlagen zu regeln. Die Kosten für Kunststofffolien können um mehr als 30% gesenkt werden, wenn das OCT-Verfahren mit einem flexiblen Abbildungssystem zur Messung der Dicke der einzelnen Folien in der laufenden Produktion verfügbar ist.

Produktion von Folien für den Thermoform- Prozess: Kaffeekapseln, Nahrungsmittelschalen oder Cups aller Art bestehen aus mehrlagigen Folien. Die teuerste Schicht in einer solchen Folie ist die Gassperrschicht, welche die Sauerstoffdiffusion verhindert und dadurch das Produkt länger haltbar macht. Der Gassperrschicht folgen auf beiden Seiten Haftvermittlerschichten, welche etwa 5-mal teurer sind als die Aussen- oder Innenschichten aus PE oder PP. Oft wird in solche Folien auch mehr oder weniger Mahlgut dazwischen eingestreut. Um die Dicke und vor allem die Vollständigkeit der einzelnen Schichten zu gewährleisten, sind Messungen in der laufenden flo-ir berührungslos messen

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Produktion erwünscht, was mit dem OCT-System mit flexiblen Abbildungsorten gewährleistet ist. Das jährliche Potential zur Einsparung von Kosten in einem Unternehmen, das auf einer Anlage mit 120 m/min, bei 1 m Breite, während 8 Stunden pro Tag eine Folie aus 7 Lagen produziert, liegt bei mehreren hunderttausend Euro.

Dünn beschichtete Kunststoffbauteile Gassperrschicht

Titanoxidschicht

Software zur Auswertung Mehrlagige Folie Messung "dicker" Schichten (mehrere 100 Mikrometer bis mm dick) Die Messung der obersten Schicht einer Probe ist anspruchsvoll, weil bei der Bestimmung der Rauheit dieser Schicht auch Signale aus den anderen Schichten überlagert werden. Durch Einstellen des Z-Verfahrwegs kann dieses Problem umgangen werden, sodass lediglich das Interferogramm der obersten Schicht detektiert wird und nicht zusätzlich noch dasjenige des Substrats. Durch spezielle Algorithmen werden mögliche Unterschiede in der Schichtdicke erkannt.

Die Grenzen zwischen den Schichten „PET_ Haftvermittler_EVOH“ erscheinen im OCT Bild deutlich.

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Messung "dünner" Schichten (1-2 Mikrometer) Der Wunsch, auch kleinste Strukturen dünnster Schichten zu erfassen, wächst. Weil sich die Interferogramme überlappen, ist es aber mit optischen Systemen schwierig, Schichtdicken < 1.5 µm von ihrem Substrat zu unterscheiden. Mit der Einführung neuer Funktionen ist es aber mit der Coherence Correlation Interferometry (CCI) gelungen, in diese Messbereiche vorzustossen. Aufgrund der Kenntnisse der Dünnschichtstruktur lässt sich eine reflektionsbedingte Phasenänderung kompensieren, so dass "wahre" Stufenhöhen gemessen werden können. Messung sehr dünner Schichten (unter 1 Mikrometer) Moderne Schichten sind öfters nur noch wenige Mikrometer oder gar wenige Nanometer dick. Bei der Messung ganz dünner Schichten überlagern sich die Einhüllenden der Interferogramme. Sie werden mit Hilfe des Intensitätsschwellwerts getrennt, sodass die Messung der Dicke einer Schicht unter 2 µm mit derselben Genauigkeit möglich wie bei "dickeren" Schichten. Die folgenden OCT Bilder zeigen Kanäle mit einer Breite von 400 µm und einer Tiefe von 20 µm (Bild links), eine raue Oberfläche auf einem Stahl (Bild mitte) und eine Fettspur auf einem Kunststoffträger.

Zur Vermessung einer Oberfläche mit einer vertikalen Auflösung im Nanometerbereich ist die interferometrische Oberflächenprofilierung etabliert. Das Verfahren wird normalerweise nicht zur Messung bewegter Objekte eingesetzt. Mit der „Single-Shot-Interferometrie“ und der globalen Modellanpassung kann die optische Konfiguration für drei Wellenlängen verwendet werden. Man erhält ein „interferometrisches Farbbild“. Die Beziehung zwischen den Signalen aus den Farben RGB (rot, grün, blau) zur Höhe der Oberfläche erlaubt die Analyse der optischen Wegdifferenz der Messstrahlen. Die Höhe jedes Bildpunktes kann unabhängig über die Nachbarpunkte auch im laufenden Betrieb ausgewertet werden.

Praktische Anwendungen von Licht in der Messtechnik Im OCT- Bild zeigen Lichtfronten, welche durch destruktive Interferenz unterbrochen sind, an, dass sich auf der betrachteten Oberfläche eine dünne Schicht befindet. Die Schichtdicke leitet sich aus den geometrischen Verhältnissen des Lichtweges ab (Beleuchtungs- und Betrachtungswinkel). Die folgenden OCT Bilder zeigen eine klare Lichtfront wie sie üblicherweise erwartet werden kann, (Bild links), eine Lichtfront, die durch destruktive Interferenz unterbrochen ist (2. Bild von links) sowie mehrere destruktive Interferenzen in einer Zwischenschicht (3. Bild von links) und eine Schicht, die sich vom Untergrund ablöst, respektive bereits abgelöst hat. flo-ir berührungslos messen

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Folienproduktion: An Folien, die aus mehreren Lagen bestehen, liefert das OCT-Verfahren Signale, aus denen die Dicke der einzelnen Schichten abgeleitet werden können. Die vermessene Folie hat einen „dicken“ Kern und ist auf den Aussenseiten mit je einem dünnen Film beschichtet.

Schichtdicke 1 Schichtdicke 2 Schichtdicke 3

10 / 1,5 * 2 210 / 1,5 * 2 10 / 1,5 * 2

= = =

12,9 μm 280,0 μm 12,9 μm

Messung einer beidseitig dünn beschichteten Platte aus Polycarbonat. Das OCT Bild zeigt zwei Lichtfronten die etwa 4 mm auseinander liegen. Die einzelnen Lichtfronten, die erkannt werden, sind zudem noch dünn beschichtet. Weil sich Funktionsschichten im Messsignal auswirken ist es vorteilhaft, Messungen immer von beiden Seiten vorzunehmen. OCT Bild Nr. 464, Draufsicht

OCT, Vertikalschnitt durch den ganzen Stack. Seite unten Seite oben

Gesamtdicke und Interfaceschicht in der Mitte der Probe. Die Probe ist etwa 4 mm dick. Die äussere Oberfläche ist beschichtet. flo-ir berührungslos messen

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Vermessung von Folien mit integrierter Alu- Schicht Zur Vermessung von Folien mit integrierten Alu- Schichten werden 2 Messköpfe eingesetzt um in einem Messvorgang die Gesamtdicke der Folie, die Einzelschichten, die Parallelität und die Planarität zu vermessen.     

Oberfläche der Folie Interface- Schicht(en) zwischen Folie und Kleber Oberfläche der Alu- Schicht resp. Rückseite der Kleberschicht Oberfläche der rückseitigen Schicht(en) Dicke der rückseitigen Schicht(en).

PE- Schicht

Kleber Schicht Alu- Schicht Rückseitige Schicht

Fragen Sie uns – wir zeigen Ihnen wie einfach das geht. Sie können bei uns Anlagen auch für eigene Testzwecke bestellen. Wir bieten Ihnen Kompetenz in der Photonenmesstechnik und Erfahrung mit modernster Technologie. Weitere Informationen finden Sie in unserer Beschreibung „Lösungen von Experten“. G:\floir\Aufträge\Diverse\Diverse_2\Folien.docx flo-ir berührungslos messen

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Formbauteile und Volumen vermessen Das OCT-Verfahren erlaubt „Volumenscans“ und erreicht eine Tiefenauflösung (Achse senkrecht zur Oberfläche) im Submikrometer-Bereich. Es wird eingesetzt zur Feststellung von „Materialverdünnungen“ beim Umformen von Kunststoffen oder auch Blechen. Dickenabweichungen im Submikrometerbereich werden mit dem Verfahren noch sicherer festgestellt. Soft- und Hardware sind in der Standardkonfiguration vorhanden und dienen zur Weiterentwicklung des Systems für die flächenmässige Schichtdickenmessung und Oberflächenanalyse.

Dicke 2 Dicke 2

Dicke 1 Dicke 1

Vorderseite 2 Vorderseite 1

Rückseite 2 Rückseite 1

Verbindung zwischen zwei Schichten Die Vermessung der Oberflächengeometrie (Signale der Vorderseite oder der Rückseite), der Volumen (Differenz der Geometriesignale) oder der Schichtdicke erfolgt in einem flo-ir berührungslos messen

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einzigen Messvorgang. Gleichzeitig werden auch Inhomogenitäten im Innern des verarbeiteten Materials (Materialverdünnung) festgestellt. Vermessen der Dicke jeder Folie in einer mehrschichtigen Folienkonstruktion

Jede Schicht in der Folie erscheint klar und deutlich. Zur Bestimmung der Filmdicke wird die Laufzeit der ausgesendeten Photonen im Material gemessen. Die Genauigkeit liegt unter 1 µm. Die Daten links zeigen ein einzelnes Bild aus dem ganzen Stack von 456 Einzelbildern sowie einen Horizontal- und Vertikal-schnitt durch das Einzelbild. Das Tomogramm zum Datensatz besteht aus 456 einzelnen Bildern, die mit 1 Million fps aufgenommen worden sind. Es steht also alle 0,6 µm ein Bild zur Auswertung bereit. (Gesamtdicke der drei Schichten 300 µm, Anzahl Bilder 456) Mit dem OCT-Verfahren kann die Dicke einer Schicht oder die Geometrie eines Bauteils in Millisekunden gemessen, charakterisiert und vermessen werden. Messung der Dicke einzelner Folien im Folienverbund und Messung der Gesamtdicke Diese zwei Messresultate wurden an derselben Folie erzeugt. Die Messdatenerfassung erfolgte von beiden Seiten her. Das Resultat zeigt, dass die Daten verschieden aussehen flo-ir berührungslos messen

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können, aber die Auswertung zeigt auch, dass die effektive Dicke der einzelnen Folien immer aus den Messdaten extrahiert werden kann. Die Streuung in den Deckschichten ist ausgeprägter als im Materialinnern. 1 = Deckschicht Dicke 10,9 μm 2 = Folie

Dicke 289,2 μm

3 = Deckschicht Dicke 10,0 μm 1 = Gesamtdicke μm

310,0

Charakterisieren der Homogenität einer produzierten Schicht

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Im REM-Bild sind keine Fehler erkennbar, aber im OCT-Bild zeigen sich in den Schnitten „Einschlüsse“ oder „Verunreinigungen“ im Kunststoff. Die hellen Punkte (1) zeigen Reflektionen oder Streuungen der eingestrahlten Photonen. Die horizontal verlaufenden Ebenen (2) zeigen, dass die Messungen bei einer sehr hohen lateralen Ortsauflösung erfolgten. Der Stack besteht aus 454 zweidimensionalen Bildern. Die Messgenauigkeit liegt unter 1 µm. Das Tomogramm (links) besteht aus 456 Einzelbildern und zeigt den ganzen „Stack“ der erfassten Messdaten aus dem Innern einer Folie. Die Bilder im Stack haben einen Abstand in der Tiefe von 0.65 µm. Durch die Analyse der Bilder kann die örtliche Situation mit dem OCT-Verfahren exakt vermessen werden. Die Geometrie der Oberfläche auf der Vorder- und Rückseite des Materials, das Materialvolumen sowie die Dicke oder die Homogenität einer Schicht werden in einem Messvorgang sehr genau vermessen. Tel.: +41 (0)41 871 39 88 Fax: +41 (0)41 871 39 87

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Gleichzeitiges Vermessen der Geometrie und der Dicke eines Produktes Diese Photonen, welche die Oberfläche des Produktes zuerst erreichen, werden schneller zurückgestrahlt als die Photonen welche später auftreffen. Die Flugzeit der Photonen ist völlig anders. Durch die hochdynamische Erfassung der Photonen, die zum Sensor zurückreflektiert oder -gestreut werden, kann die Kontur einer Oberfläche mikrometergenau gemessen werden. Die Bilder links zeigen die Topografie einer Oberfläche in Mikrometergenauigkeit. Das Resultat aus solchen Messungen ist ein 3-D-Bild, das entsteht, wenn alle Daten zusammengesetzt werden. Nach dem Erfassen der ersten Photonen von der Oberfläche erscheinen die folgenden verzögert und gedämpft. Aus diesem Datensatz wird die Dicke der gemessenen Schicht extrahiert.

Die Bilder links zeigen Schnitte durch erfasste Daten sowie die dazugehörenden Profile.

Die Profilvermessung mit dem OCT-Verfahren erfolgt bis in den nm-Genauigkeitsbereich, ohne dadurch die Messung der Schichtdicke zu beeinflussen.

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Vermessen einer Kapselgeometrie Bei der Verarbeitung von Kapseln, Behältern oder Gefässen ist eine exakte Geometrie wichtig damit auch die Folgeprozesse (Bedrucken, Beschichten) die Anforderungen an die Qualität erfüllen. Durch die Modifikation der Anlage zur Lichtlaufzeitmessung werden gleichzeitig die Dicke und die Parallelität von Flächen und Ebenen am Bauteil selber sowie auch die eigentliche Geometrie des Bauteils mikrometergenau vermessen.

Oben links ist die technische Zeichnung einer Kapsel dargestellt deren Geometrie vermessen werden soll. Rechts davon sind die Resultate von 5 Scans in unterschiedlicher Höhe (z- Achse) dargestellt mit einer Grafik zur Topografie des Kapselbodens. Die Bilder weisen eine Auflösung in x-y- Richtung von 36 mü auf und in z- Richtung von etwa 2 mü. Nicht parallele Flächen am Bauteil sowie geometrische Abweichungen werden zuverlässig in Sekunden festgestellt.

Nicht parallele Ebene

Im Bild erscheinen die geometrische Form und die Parallelität von Ebenen. Das Bild oiben zeigt 5 Datensätze in vertikaler Richtung zur Peal- Off Ebene und die Parallelität der Ebene in Bezug auf die Rückseite dieser Ebene. flo-ir berührungslos messen

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Erkennen von Material-Anomalien Die Probe im Bild links ist eine Schicht, die in sich kaum Streuung aufweist. Der Datensatz besteht aus 456 Einzelbildern. Die vermessene Fläche ist 25 µm * 800 µm gross. Die Messung dauert nur wenige Millisekunden.

1

Auf der Oberfläche (1) kommen die ersten Photonen an und streuen in der Folge kaum. Erst nach der ersten Schicht erkennt man eine deutlich höhere Streuung (2) der eingestrahlten Photonen. Durch die Messung der Laufzeit wird nun die Dicke der Schicht bestimmt.

2

Mit dem OCT-Verfahren können die Geometrie der Oberfläche des Produktes sowie die Dicke einer Schicht gleichzeitig gemessen werden.

Das oben stehende Bild zeigt einen Datensatz, bestehend aus 456 zweidimensionalen Bildern mit 12600 einzelnen Messpunkten. Die gemessene Fläche ist 25 µm * 700 µm gross und die Tiefenauflösung liegt im Submikrometer-Bereich. Rechts im Bild ist das flo-ir berührungslos messen

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Tomogramm zum Datensatz. Man erkennt in den einzelnen Schichten deutliche Unterschiede im Streuungs- und Reflektionsverhalten. Profil- und Topografievermessung im Submikrometerbereich Mit einem kurzen Lichtpuls werden Vertiefungen in Bauteilen sichtbar, auch wenn diese kleiner als 10 Mikrometer sind.

Das Tomogramm (Bild links) ist aus mehr als 100 einzelnen Tiefenbildern zusammengesetzt. Der Grauwert (rechts in der Grafik) entsteht durch die zeitlich veränderte Reflektion der ausgesendeten Photonen von der Oberfläche des Objektes. Unterschiede in der Tiefe des Reliefs werden mikrometergenau vermessen. Selbstverständlich können Sie jederzeit auch selber Profilvermessungen durchführen. Berührungslose Messung der Oberflächentopografie: Optische Profilometer sind für verschiedene Anwendungen in Wissenschaft und Forschung, für die Labor-Automatisierung oder zur Prozessentwicklung, für die Qualitäts-sicherung oder zur Produktionsüberwachung konzipiert.

Das Bild Bild links zeigt eine Nut von etwa 400 mü Breite und 200 mü Tiefe. Das Bild rechts zeigt die Oberflächentopografie eines 20- Rappen Stücks. Die speziell für die 3D-Messtechnik entwickelten CMOS-Bildsensoren erfassen bis zu 1 Million 2D-Bilder pro Sekunde mit einer vertikalen Auflösung von bis zu 20 Nanometern. flo-ir berührungslos messen

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Auch bei bewegtem Messobjekt: Die Messung der Schichtdicke (Einzelschicht Mikrometergenauigkeit auch bei bewegten Objekten.

oder

Mehrschichtig)

erfolgt

in

Messung auf einer 17 mü Folie (Bild links) die vibriert und am Messkopf vorbei fährt. Das Lichtlaufzeitverfahren ist von der Produktionsgeschwindigkeit und von der Vibration nur wenig abhängig. Das Bild rechts zeigt eine 35 mü Folie die bewegt vor dem Messkopf durchläuft. Vibrationen oder bewegte Prozesse wirken bei der Lichtlaufzeitmessung nicht aus.

Die Vibration der Folie beeinflusst das Messresultat nicht. Messresultate: Gassperrschicht Die Messung der Dicke einer Gassperrschicht mit dem ASP-OCT-Verfahren erfolgt berührungslos und erfordert nur wenig Platz an der Maschine. Das Verfahren ist robust und arbeitet mikrometergenau.

Bei dieser Konstruktion ist die Gassperrschicht im Innern der Folie eingebettet. Im ASP-OCT-Bild links sind die Schichten in der Folie deutlich erkennbar. Die Dicke jeder einzelnen Folie wird mit einem einzigen Lichtpuls gemessen. Bei dieser Konstruktion ist die Gassperrschicht sehr dünn und von aussen aufgebracht. Im Bild links sind die Schichten jeder einzelnen Folie erkennbar. Weil die Gassperrschicht sehr dünn ist, liegen die Lichtfronten sehr nahe beieinander. Die lassen sich von blossem Auge nicht mehr differenzieren und werden analytisch ausgewertet. flo-ir berührungslos messen

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Messung an einer umgeformten Nahrungsmittelschale Die Messung an einer umgeformten Schale zeigt, dass die Schale deutliche Unterschiede in der Gesamtdicke aufweist und dass die EVOH-Schicht unterschiedlich dick ist. A

B

Das Bild besteht aus 16 Einzelbildern und zeigt die Verteilung der Foliendicke in der Eckzone eines umgeformten Teils und die Lage der EVOH-Schicht. Bei verschiedenen Messungen wurde die Dicke der Gassperrschicht zwischen 10 µm bis 60 µm gemessen. Durch die berührungslose Messung können solche Schichten homogen hergestellt werden, was zu sehr grossen Kosteneinsparungen führt. Bei einer Solldicke von 20 µm und einer Produktionsgeschwindigkeit von 30 m/min im Einschichtbetrieb dürfen jährliche Einsparungen von mehr als € 300‘000,00 erwartet werden. Messresultate: Haftvermittler in Verpackungsfolien Die Messung der Dicke einer Haftvermittlerschicht ist insofern anspruchsvoll, weil die Folien nicht gleichmässig dick sind und weil der Haftvermittler über dem Druck noch dick genug sein muss, um die Deckfolie zusammenzuhalten. Die Schichten in einem Folienverbund werden mit dem ASP-OCT-Verfahren berührungslos und mikrometer-genau vermessen. Das Verfahren erfordert nur wenig Platz an der Maschine und ist robust genug für den industriellen Einsatz.

Eine Möglichkeit, die Druckkosten zu senken, liegt darin, dass die Dickenunterschiede in der Folien selber (Beachte Bilder Seite 10 und 11) möglichst klein sind und dass zwischen der Oberseite des Druckbuchstabens und der Unterseite der Deckfolie nur die minimal notwendige Dicke des Haftvermittlers aufgebracht wird. 1 Mikrometer Haftvermittler kostet jährlich mehr als 100‘000 Euro. flo-ir berührungslos messen

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Die zwei OCT-Bilder zeigen gedruckte Punkte, die auf der Innenseite der Trägerfolie liegen (Bild links) und die Situation, wenn die OCT- Messungen von der Deckfolienseite her vorgenommen werden. Messung von der Seite der Trägerfolie

Messung von der Deckfolienseite her

Die Ergebnisse unterscheiden sich, weil sich die Schichtfolge ändert. In beiden Anwendungsfällen sind aber die Dicken jeder einzelnen Schicht erfassbar. Mit einem einzigen Lichtpuls werden  die Dicke der Deckfolie  die mit dem Druckstoff aufgebrachte Dicke  die Dicke der Haftvermittlerschicht  die Dicke der Trägerfolie mikrometergenau vermessen. Ein Druckbetrieb kann durch die Messung und Regelung der Dicke der Haftvermittlerschicht jährliche einige € 100‘000,00 einsparen. Druckerzeugnisse Veränderungen der Einflussfaktoren wirken sich oft auf das Druckerzeugnis und auf die Kosten aus. Mit dem OCT-Verfahren steht erstmals eine Methode bereit um Druckprozesse zu optimieren.

Mit dem OCT- Verfahren lassen sich schnell und völlig berührungslos die Mischungen der Druckfarben optimieren oder die minimal erforderliche Dicke einer Schicht gewährleisten, unabhängig von flo-ir berührungslos messen

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der Härte der Walzen oder der Durchmesser der Farbe oder dem Farbtyp der Farbmenge (mit Bindemittel und / oder Lösungsmittelanteil) der Drehzahl der Mischwalzen der Ortslage der Messung (am Spalteinlauf oder am Spaltauslauf) der Temperatur und der Temperaturentwicklung den eingebrachten Feuchtmitteln der Andruckkraft der Walzen

Der Hersteller von Druckmaschinem kann für seine Kunden einen bedeutenden Vorteil erschliessen, wenn die Farbmischwerke messtechnisch optimiert werden, weil dies durch Menschenhand kaum mehr gewährleistet werden kann. Weitere Anwendungen      

Messen von Oberflächentopologie, Oberflächentopographie, Rauigkeit, Profil. Sehr glatte Oberflächen im Bereich von Nanometer Rauigkeiten bis sehr raue Oberflächen. Halbleiterstrukturen, MEMS, MOEMS, Solartechnologie. Messen dünner, transparenter Schichten von einigen Nanometern bis einige hundert Mikrometer. Interferometrie; Konfokal-Messtechnik, optische Profilometrie, Linsenradien, asphärische Linsen, …. Qualitätskontrolle in Produktionsumgebung

Vermessen einer dreischichtigen Folie aus gleichem Kunststoff Die Daten sind aus dem Stack von 500 Bildern. Die Folie besteht aus 5 µm PMMA – 40 µm PMMA und 5 µm PVDF. Das OCT Bild zeigt die auf den Aussenseiten der mehrlagigen Folie aufgebrachte dünne Schicht. Die erste Schicht mit der Dicke von 5 µm liegt zwischen der Lichtfront 1 und 2, die mittlere, dicke Schicht mit 40 µm, liegt zwischen Lichtfront 2 und 3 und die letzte Schicht (5 µm) liegt zwischen der Lichtfront 3 und 4 (Bild unten). Die Dicke einzelnen Folien im Folienverbund wird aus der Zeit, welche das Licht beim Durchgang braucht, ermittelt. Die Dickenmessung ist selektiv, d.h. mit einem einzigen Lichtpuls werden alle 3 Schichten in der Folie vermessen.

Lichtfront 1

Lichtfront 2 Lichtfront 3 Lichtfront 4 flo-ir berührungslos messen

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Der Einsatz des OCT Verfahrens zur Inspektion von Ampullen auf Verschmutzungen aller Art in unterschiedlicher Grösse wurde an diversen Proben studiert mit dem Ziel, in den Ampullen Partikel aus Kunststoff, Glas oder Metall sowie Fasern oder Haare sicher in der laufenden Produktion zu erkennen. Bei Testmessungen wurden verschiedene Partikel (Glas, Kunststoff, Staubkorn) mit einer Grösse bei etwa 150 Mikrometer verwendet. Die Form der Verunreinigung (Kantig, Rund) und deren Lage (Aufstehend, Liegend) in der Ampulle wirken sich auf das Signal aus. Die oben dargestellten Bilder zeigen Verschmutzungen am Boden im Innern einer Ampulle und die Darstellung unten zeigt ein Resultat aus OCT_ Messungen an Ampullen.

Mit dem OCT- Verfahren werden Verschmutzungen in Schichten, Partikel in einem Gefäss (Bild links) sicher erkannt oder es wird die Dicke jeder einzelnen Lage in einer Folie exakt vermessen (Bild rechts).

Faserbelegte Gewebe An den Fasern wird das Licht so gestreut, dass keine klar definierte Laufzeit gemessen werden kann. Für die Messung an filzartigen Proben ist die OCT Messung mit dem ASP Array nicht geeignet. Es stellt sich die Frage, ob Topografievermessungen mit dem OCT flo-ir berührungslos messen

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Verfahren zu einem Resultat führen. Die obere Ebene und die untere Ebene eines Produktes können exakt vermessen werden. (Siehe dazu Kapselvermessung mit den OCT Verfahren)

Faserbeschichtung Für Artikel des täglichen Bedarfs wie Airbags, Filter, Stützstrümpfe, Seile, Transportbänder, Metalldrähte oder auch Textilien werden einzelne Fasern zu einem Gewebe verarbeitet. Damit aber das Gewebe schlussendlich den vielschichtigen und sehr unterschiedlichen Anforderungen entsprechen kann, werden die Fasern beschichtet. Typische Faserbeschichtungen sind:  Beschichtung von CFK-, Glas- oder Kunstfasern zur Einbettung in faserverstärkte Kunststoffe.  Beschichtung der Fasern zur Verbesserung der Gleiteigenschaften.  Schutz der Fasern vor einem weiteren Verarbeitungsprozess.  Funktionsbeschichtung der Fasern (z.B. wasserabweisend, Verbesserung der Elastizität oder der Bruchfestigkeit).  Farbgebung  und vieles mehr Das OCT- Bild (links) zeigt einen Gewebeausschnitt von etwa 3 mm * 3 mm. Ein Bildpunkt ist 10 µm gross. Die minimale Bildpunktgrösse (Lateral) die wir mit dem OCT- System realisieren, liegt bei 800 nm. Weil beim OCT Verfahren die Auflösung in der Ebene (Laterale Auflösung) von der Auflösung in der Tiefe (z- Achse) entkoppelt ist, können auch sehr dünne Schichten noch exakt vermessen werden.

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Messung der Dicke einzelner Folien im Folienverbund und Messung der Gesamtdicke Das folgende Messresultat wurde mit einem einzigen Lichtpuls erzeugt. Die Dicke jeder einzelnen Folie und die Gesamtdicke werden mit einem einzigen Lichtpuls gemessen. Man erkennt, dass Strahlungsbarrieren den Durchblick begrenzen. Schicht 1

Schicht 2 Schicht 3 Schicht 4 Schicht 5 Schicht 6

Schicht 8

Schicht 7

Interferometrische Temperaturmessung Die Interferometrie kann auch zur berührungslosen Messung einer Temperatur eingesetzt werden. Wird die thermische Ausdehnung eines Materials als Funktion der Temperatur gemessen, kann daraus die Temperatur abgeleitet werden, sofern sich während der Messung der Brechungsindex im betrachteten Temperaturbereich nicht ändert. Mit dieser Methode wurde ein Glassubstrat vermessen. Bei einer Temperaturdifferenz von 10 °C ergibt die Messung der Ausdehnung 0,3 μm, d.h. 300 nm. So grosse geometrische Änderungen werden mit der Interferometrie reproduzierbar und zuverlässig vermessen. Die hohe Empfindlichkeit ergibt sich aus dem interferometrischen Prinzip. Änderungen in der Intensität von 0 auf 100% ergeben sich bereits durch eine Dickenänderung im Bereich von 0,1 μm. Eine Auflösung von von 0,01 μm (10 nm) kann mit dem Interferometrieverfahren reproduzierbar gemessen werden. Schwingungen wirken sich nicht auf das Messsignal aus. Geräte Wir bauen Anlagen als komplette Prüfzelle (Bild rechts) mit allen erforderlichen Betriebsprogrammen oder als Tischstation (Bild Mitte) mit der dazugehörenden Steuerung oder für den Einbau in eine Produktionsmaschine (Bild links).

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Unsere Kernkompetenzen sind in der Schichtdickenmessung, in der Siegelnahtinspektion und in der hochgenauen Vermessung mehrdimensionaler Bauteile. Zusammenfassung Im Bericht ist das Interferenzverfahren zur Bestimmung der Dicke einer Schicht, zur Messung des Brechungsindexes, des Absorptionsgrad, der Schichttemperatur oder der Ausdehnung vorgestellt. Aus den Signalen der zum Sensor zurück gelangenden Intensität können die gesuchten Parameter einer Schicht bestimmt werden. Messungen sind dabei "on line", auch während einer Schichtänderung möglich als auch "off line" an fertigen Schichten. Das Interferenzverfahren wird mit sehr gutem Erfolg zur Prozesskontrolle eingesetzt. Verschiedene Informationen können von der Webseite heruntergeladen werden. Vorteile der OCT- Messverfahren Berührungslos Zerstörungsfrei Hohe Störsicherheit (passiv wie aktiv) hohe geometrische Auflösung schnelle Datenerfassung geringer Platzbedarf Das OCT- Verfahren wird eingesetzt um: die Schichtdicke zu messen. den Brechungsindex festzustellen. den Reflektions- oder den Absorptionsgrad zu bestimmen. die Schichttemperatur zu messen. Eine Schichtablösung festzustellen. die geometrische Ausdehnung mikrometergenau zu ermitteln. Interferometrische Verfahren werden als Messzelle für Batchprüfungen ausgeführt (links), als Anlage in der laufenden Produktion (mitte) oder als Anlage für das Labor (rechts).

\\WDMYCLOUD\Public\Server\flo-ir\Broschüren\OCT_Schichtdickenmessung_Komplettbeschrieb_korr_nd.docx

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