Misura della rugosità della superficie —Termini e norme
Soluzioni per Microscopia
Diversi strumenti di misura sono in grado di misurare la rugosità della superficie
Strumenti di misura di rugosità della superficie possono essere classificati in strumenti a contatto e senza contatto.
Esistono vantaggi e svantaggi per entrambi i tipi di strumenti ed è importante scegliere lo strumento più idoneo in base alla propria applicazione.
Panoramica
Metodo | Strumento di misura | Vantaggi | Limitazioni |
Mesure avec contact | Mesure de rugosité avec stylet |
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Mesure sans contact | Interférométrie par balayage à cohérence |
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Microscope laser |
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Microscopio digitale |
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Microscopia a scansione di sonda (SPM) |
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- Vantaggi rispetto a una stilo a contatto
- Vantaggi rispettoagli interferometri a scansione di coerenza
- Vantaggi rispettoai microscopi a scansione di sonda (SPM)
Invece il microscopio OLS5000 impiega un laser per effettuare le misure e integra degli obiettivi dedicati con un apertura numerica elevata. Queste funzionalità permettono di ottenere delle misure precise indipendentemente dalla superficie del campione, anche se è molto inclinata. Gli obiettivi di alta qualità permettono di visualizzare campioni acquisendo allo stesso tempo le misure, ottenendo così dei dati delle immagini effettuando le misure.
I microscopi laser OLS5000 sono in grado di effettuare delle misure subnanometriche molto più velocemente. Inoltre permettono di osservare delle irregolarità attraverso un ampio campo visivo. La funzione di stitching può essere usata per ampliare ulteriormente l'area di analisi.
Méthode du profil | Méthode de la surface | |
Parametri della tessitura superficiale | ISO 4287:1997 | ISO 25178-2 : 2012 |
ISO 13565:1996 | ||
ISO 12085:1996 | ||
Condizioni di misura | ISO 4288:1996 | ISO 25178-3 : 2012 |
ISO 3274:1996 | ||
Filtro | ISO 11562:1996 | Série ISO 16610 |
Classificazione degli strumenti di misura | - | ISO25178-6:2010 |
Taratura degli strumenti di misura | ISO 12179:2000 | In fase di definizione |
Éléments utilisés pour l’étalonnage Componenti di riferimento per la taratura | ISO 5436-1 : 2000 | ISO25178-70:2013 |
Metodo grafico | ISO 1302:2002 | ISO25178-1:2016 |
Curva principale del profilo
Rappresenta la curva ottenuta applicando un filtro passa-basso con un valore di soglia di λs per il profilo principale misurato. Il parametro della tessitura superficiale calcolato dal profilo principale viene definito come parametro principale del profilo (parametro P).
Profilo della rugosità
Rappresenta il profilo derivato dal profilo principale escludendo la componente dell'onda lunga mediante il filtro passa-alto con un valore di soglia di λc. Il parametro della tessitura superficiale calcolato dal profilo della rugosità viene definito come parametro del profilo della rugosità (parametro R).
Profilo di ondulazione
Rappresenta il profilo ottenuto dall'applicazione sequenziale dei filtri del profilo con valori di soglia di λf e λc al profilo principale. λf esclude la componente dell'onda lunga mentre λc del filtro esclude la componente dell'onda corta. Il parametro della tessitura superficiale calcolato dal profilo di ondulazione viene definito come parametro del profilo di ondulazione (parametro W).
Filtro del profilo
Rappresenta il filtro per l'isolamento delle componenti dell'onda corta e dell'onda lunga contenuti nel profilo. Sono definiti tre tipi di filtri:
- Filtro λs: Filtro che definisce la soglia tra la componente di rugosità e le componenti delle onde più brevi
- Filtro λc: Filtro che definisce la soglia tra la componente di rugosità e le componenti di ondulazione
- Filtro λf: Filtro che definisce la soglia tra la componente di ondulazione e le componenti delle onde più lunghe
Lunghezza d'onda di soglia
Rappresenta la lunghezza d'onda di soglia per i filtri del profilo. È la lunghezza d'onda indicante il fattore di trasmissione del 50% per una data ampiezza.
Lunghezza di campionamento
Rappresenta la lunghezza in direzione dell'asse X usata per la determinazione delle caratteristiche del profilo.
Lunghezza di valutazione
Rappresenta la lunghezza in direzione dell'asse X usata per valutare il profilo considerato.
Grafico concettuale del metodo per profilo
Superficie a scala limitata
I dati della superficie servono come base per il calcolo dei parametri della tessitura superficiale areale (superficie S-F o superficie S-L). Alcune volte viene denominata "superficie".
Filtro areale
Rappresenta il filtro per la separazione delle componenti dell'onda lunga e dell'onda corta contenute nelle superfici a scala limitata. Sono definiti tre tipi di filtri in base alla funzione:
- Filtro S: Filtro che elimina le componenti delle lunghezze d'onda piccole dalle superfici a scala limitata
- Filtro L: Filtro che elimina le componenti delle lunghezze d'onda grandi dalle superfici a scala limitata
- Operazione F: Associazione o filtro per l'eliminazione di forme specifiche (sfere, cilindri, ecc.)
Nota: I filtri gaussiani sono in genere applicati come filtri S e L, inoltre l'associazione dei minimi quadrati totali è applicato per l'operazione F.
Filtro gaussiano
Rappresenta un tipo di filtro areale in genere usato nelle misure delle aree. Il filtro è applicato per convoluzione in base alle funzioni di ponderazione derivate dalla funzione gaussiana. Il valore dell'indice nesting è la lunghezza d'onda del profilo sinusoidale per il quale è trasmessa 50% dell'ampiezza.
Filtro spline
Rappresenta un tipo di filtro areale con una distorsione più ridotta nel bordo periferico quando è confrontato al filtro gaussiano.
Indice nesting
È l'indice che rappresenta la lunghezza d'onda della soglia per i filtri areali. Gli indici nesting per l'applicazione dei filtri gaussiani areali sono definiti in termini di unità di lunghezza e sono equivalenti al valore di soglia nel metodo del profilo.
Superficie S-F
Rappresenta la superficie ottenuta eliminando le componenti delle lunghezze d'onda ridotte mediante il filtro S e in seguito viene effettuata un'elaborazione rimuovendo certe componenti di forma mediante l'operazione F.
Superficie S-L
Rappresenta la superficie ottenuta eliminando le componenti delle lunghezze d'onda ridotte mediante il filtro S e in seguito vengono eliminate le componenti delle lunghezze d'onda ampie mediante il filtro L.
Area di valutazione
Rappresenta una parte rettangolare della superficie definita per la valutazione delle caratteristiche. L'area di valutazione dovrebbe essere quadrata, se non specificato diversamente.
Grafico concettuale del metodo areale
1. Nel seguente elenco scegliere l'obiettivo idoneo in base al parametro da misurare (rugosità, ondulazione o variabilità). Assicurarsi che la distanza di lavoro (WD - working distance) superi la distanza tra il campione e l'obiettivo.
2. Se esistono diversi obiettivi idonei è necessario effettuare una scelta definitiva. La dimensione del campo di misura dovrebbe essere cinque volte la scala della struttura d'interesse meno definita.
- Se esistono diversi obiettivi idonei, scegliere l'obiettivo con l'apertura numerica più ampia (N.A. - numerical aperture).
- Se non è selezionabile un obiettivo idoneo, effettuare nuovamente la scelta (questa volta includendo gli obiettivi con l'indicazione "idoneo in funzione dell'uso") o considerare la possibilità di ampliare l'area mediante la funzione stitching.
Obiettivi | Specifiche tecniche | Parametro da misurare | |||||
Apertura numerica (A.N.) | Distanza di lavoro (D. L.) (unità di misura: mm) | Diametro del punto di focalizzazione* (unità di misura: μm) | Campo di misura** (unità di misura: μm) | Rugosità | Ondulazione | Variabilità (Z) | |
MPLFLN2.5X | 0,08 | 10,7 | 6,2 | 5120 x 5120 | X | X | X |
MPLFLN5X | 0,15 | 20 | 3,3 | 2560 x 2560 | X | X | X |
MPLFLN10XLEXT | 0,3 | 10,4 | 1,6 | 1280 x 1280 | X | ○ | △ |
MPLAPON20XLEXT | 0,6 | 1 | 0,82 | 640 x 640 | △ | ○ | ○ |
MPLAPON50XLEXT | 0,95 | 0,35 | 0,52 | 256 x 256 | ◎ | ○ | ◎ |
MPLAPON100XLEXT | 0,95 | 0,35 | 0,52 | 128 x 128 | ◎ | ○ | ◎ |
LMPLFLN20XLEXT | 0,45 | 6,5 | 1,1 | 640 x 640 | △ | ○ | ○ |
LMPLFLN50XLEXT | 0,6 | 5 | 0,82 | 256 x 256 | △ | ○ | ○ |
LMPLFLN100XLEXT | 0,8 | 3,4 | 0,62 | 128 x 128 | ○ | ○ | ◎ |
SLMPLN20X | 0,25 | 25 | 2 | 640 x 640 | X | ○ | △ |
SLMPLN50X | 0,35 | 18 | 1,4 | 256 x 256 | X | ○ | △ |
SLMPLN100X | 0,6 | 7,6 | 0,82 | 128 x 128 | △ | ○ | ○ |
LCPLFLN20XLCD | 0,45 | 7,4-8,3 | 1,1 | 640 x 640 | △ | ○ | ○ |
LCPLFLN50XLCD | 0,7 | 3,0-2,2 | 0,71 | 256 x 256 | ○ | ○ | ○ |
LCPLFLN100XLCD | 0,85 | 1,0-0,9 | 0,58 | 128 x 128 | ○ | ○ | ◎ |
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** Valore standard quando si usa l'OLS5000.
○ : Idoneo
△ : Idoneo in funzione dell'uso
X : Non idoneo
La funzionalità dei filtri rispettivi, la combinazione dei filtri e la dimensione dei filtri usati nell'analisi degli elementi della superficie sono descritti di seguito:
Le condizioni del filtro sono determinate in base agli obiettivi delle analisi.
Funzionalità del filtro
Effettuando l'analisi parametrica degli elementi della superficie, dovrebbe essere considerata l'applicazione di tre tipi di filtri (operazione F, filtro S e filtro L) per i dati della tessitura della superficie acquisiti in base agli obiettivi della misura.
Operazione F | Filtro S (filtro short-cut) |
Filtro L (filtro passa-lungo) |
Sono eliminate le componenti di forma nominali dei campioni (sfere, cilindri, curve, ecc.) sono eliminati | Sono eliminati il rumore di misura e le componenti dei piccoli elementi | Sono eliminate le componenti dell'ondulazione |
Combinazioni del filtro
Per i tre filtri sono disponibili otto combinazioni (operazione F, filtro S e filtro L). Scegliere la combinazione di filtri applicata riferendosi all'elenco di obiettivi di misura riportato nella seguente tabella.
- : Non applicabile
○ : Applicabile
Dimensione del filtro (indici nesting)
L'intensità di filtraggio (capacità di separazione) viene definita dagli indici nesting (in alternativa i filtri L sono denominati soglie [cutoff]).
- Il filtro S elimina progressivamente componenti di elementi più dettagliati in rapporto a valori dell'indice nesting maggiori
- Il filtro L elimina progressivamente componenti di elementi di ondulazione in rapporto a valori dell'indice nesting minori
Sebbene quando si definiscono i valori degli indici nesting sia consigliato l'uso di valori numerici (0,5, 0,8, 1, 2, 2,5, 5, 8, 10 e 20), si applicano le seguenti limitazioni:
- Il valore dell'indice nesting per i filtri S deve essere definito in modo da superare la risoluzione ottica (≒ diametro del punto di focalizzazione)e da essere almeno tre volte il valore dell'intervallo di campionamento dei dati
- L'indice nesting per il filtro L deve essere definito con un valore inferiore a quello dell'area di misura (lunghezza del lato stretto dell'area del rettangolo)
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