Leica DCM3D, nový měřicí konfokální mikroskop s technologií „Dual Core“

V průmyslu i ve výzkumu nových materiálů roste prudce poptávka po možnosti bezkontaktního měření a charakterizaci povrchů.

Leica Microsystems ve spolupráci s firmou Sensofar představuje nové řešení překonávající současné systémy díky „Dual Core“ – unikátní kombinaci měřicích metod konfokálního zobrazování a interferometrie, a to měřicí mikroskop Leica DCM3D. Zařízení je schopné měřit řádově v rozsahu od nanometrů po milimetry. Představuje ideální nástroj pro rychlou a nedestruktivní charakterizaci 3D geometrie vzorků jak v mikroměřítku, tak v nanoměřítku. Potenciál uplatnění je hlavně v oborech, jako jsou nanotechnologie, elektronika, přesná mechanika, měření drsnosti povrchu či vývoj nových materiálů, a v souvisejícím výzkumu.

Jádrem systému je vysoce výkonné LED diodové osvětlení, bílé a modré 465 nm, mikrodisplay, který spolu se zabudovanými algoritmy poskytuje možnost konfokálního obrazu. Samozřejmostí je využití systému také jako špičkového materiálového mikroskopu s technikou světlého a tmavého pole. Velkou výhodou tohoto technického řešení je absence pohyblivých mechanických částí a tím prakticky bezúdržbový provoz po střední dobu 20 tisíc provozních hodin. Kombinace konfokálního zobrazení a interferometrie umožňuje horizontální rozlišení od 150 nm a vertikální rozlišení od 0,1 nm. Objektivy Leica jsou zárukou nekompromisní kvality a rozlišení. Standardní výbava objektivů pokrývá zvětšení od 2,5×– 250× a díky vysoké numerické apertuře lze měřit povrchy i s velkým klesáním či stoupáním, a to až 70°. Přístroj je schopen měřit vzorky se složitou strukturou povrchu i zcela hladké v rozsahu 0–100 % odrazivosti.

Konfokální zobrazení umožňuje vidět konfokální obraz v reálném čase zároveň s obrazem ze světlého pole (klasická mikroskopie). Dosažitelný rozsah výšky vzorku je omezen prakticky jen pracovní vzdáleností objektivu a dosahuje až do 17 mm. Měření probíhá s přesností nanometrů a díky hardwarové a softwarové stabilitě s vysokou opakovatelností.

Technikou „phase shift“ interferometrie lze dosáhnout subnanometrového vertikálního rozlišení v 3D topografii, a to i u dokonale hladkých povrchů. Díky rychlému skenování v ose Z je velmi rychle k dispozici barevně kódovaný model povrchu. V rozšířeném modu je možno touto technikou dosáhnout i rozsahu několika milimetrů v ose Z.

Technika „vertikal shift“ interferometrie je ideální pro velmi rychlou charakterizaci vzorků se střední a vyšší drsností povrchu. Mapa povrchu je vytvořena na základě maximální interference pro každý pixel povrchu. Metodou lze dosáhnout nanometrového vertikálního rozlišení.

Všechny výše uvedené techniky se dají aplikovat jak na jedno zorné pole, tak (díky preciznímu motorizovanému XY stolku) na více zorných polí. Tímto způsobem lze pokrýt velkou část vzorku. Spolu s autofokusem v ose Z je systém flexibilní ve 3 osách a vedle plné kontroly pomocí softwaru je systém ovladatelný i joystickem. Vzhledem k rozlišením, s kterými pracuje, je jeho nezbytnou součástí antivibrační platforma. V systému jsou zabudované 2 kamery – rychlá monochromatická kamera pro 3D měření a barevná kamera pro pořizování reálných fotografií povrchu v rozlišení 3 megapixely.

Velmi důležitou součástí systému je ovládací software, který byl dle posledních trendů vytvořen s ohledem na maximální jednoduchost a ovladatelnost uživatelem. Skládá se ze dvou částí: SensoScan, který slouží pro kompletní ovládání hardware, zobrazení obrazu v reálném čase a výběr konfokální nebo interferometrické metody. Pro kompletní 3D analýzu, statistiku a tvorbu reportů slouží SensoMAP. S výhodou lze využít vytvoření předlohy, která se v případě opakovaných analýz stejného typu vzorků pouze plní novými daty a šetří tak čas při tvorbě reportů. Samozřejmostí je tvorba výstupů v souladu s odpovídajícími ASTM a DIN normami.

Objektivně vzato, v současné době není na trhu podobně univerzální zařízení schopné pokrýt rozlišení několika řádů různými metodami s takovýmto poměrem výkon / cena.