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Qu'est-ce qu'un microscope laser de mesure de formes ?

Un microscope laser de mesure de formes (microscope confocal à balayage laser 3D) est un microscope qui utilise un faisceau laser pour mesurer la topographie de la surface d'un objet.

Certains microscopes ont des fonctions similaires et sont équipés de sondes de contact telles que des cantilevers, mais ceux-ci touchent la surface et peuvent endommager ou rayer l'échantillon. Les microscopes laser de mesure de formes, en revanche, utilisent la réflexion de la lumière, ce qui permet une inspection sans contact.

L'optique est exactement la même que celle des microscopes confocaux à laser courants, mais il existe de nombreux produits qui utilisent des scanners MEMS à grande vitesse ou des scanners résonnants pour obtenir des informations tridimensionnelles, réduisant ainsi le temps de balayage.

Utilisations des microscopes laser de mesure de formes

Les microscopes laser de mesure de formes sont utilisés pour inspecter divers produits et rechercher des problèmes. En particulier, les microscopes laser de mesure de formes sont souvent utilisés pour les composants semi-conducteurs et les cartes de circuits imprimés, car les composants eux-mêmes sont très petits et ont une structure de surface élaborée, ce qui permet une inspection sans contact et non destructive.

L'utilisation d'un produit sans problème comme référence et sa superposition à l'image de la pièce inspectée permettent de détecter rapidement les zones problématiques. Il est également utilisé pour l'inspection des denrées alimentaires, par exemple, car il est sans contact et peut donc être utilisé sur des échantillons mous et ne nécessite pas de prétraitement particulier.

Principe des microscopes laser de mesure de formes

Les microscopes laser de mesure de formes acquièrent des informations sur la forme de la surface en irradiant un laser et en détectant la lumière réfléchie.

1. Forme 2D

L'intensité de la lumière s'atténuant avec le carré de la distance, la distance à la surface peut être déterminée en contrôlant l'intensité de la lumière réfléchie. Si de la lumière provenant d'un point non focal est insérée, l'augmentation ou la diminution de la lumière réfléchie est moyennée et la sensibilité est réduite.

Pour éviter cela, les microscopes laser de mesure de formes utilisent des optiques confocales avec des trous d'épingle dans le plan focal conjugué pour couper l'excès de lumière provenant du plan non focal. L'information sur la distance à la surface ainsi obtenue avec précision peut être obtenue sous forme d'information bidimensionnelle en balayant le laser dans la direction XY.

2. Forme tridimensionnelle

Si l'objectif est balayé dans la direction Z, il est possible d'effectuer une analyse tridimensionnelle de la forme. La résolution spatiale dans la direction planaire dépend de la longueur d'onde du laser selon la loi d'Abbe, comme en microscopie optique générale.

Par conséquent, si l'échantillon ne pose pas de problème, un laser proche de l'ultraviolet avec une longueur d'onde plus courte, par exemple 405 nm, peut être utilisé pour des mesures à haute résolution.

Informations complémentaires sur les microscopes laser de mesure de formes

1. Procédure de mesure avec la microscopie laser

Il existe trois principaux types de microscope : la microscopie optique, la microscopie électronique et la microscopie à balayage. La microscopie laser fait partie des microscopes optiques.

La procédure de microscopie laser, de l'irradiation laser à l'affichage de l'image, comprend les six étapes suivantes

1. Un laser est utilisé comme source de lumière.
2. Le laser passe à travers l'objectif et balaie l'objet à mesurer.
3. La lumière réfléchie par l'objet à mesurer pénètre à nouveau dans la lentille de l'objectif.
4. Un demi-miroir modifie la trajectoire de la lumière réfléchie vers le détecteur.
5. Un trou d'épingle dans la position d'imagerie élimine la lumière diffusée.
6. Le laser incident sur le détecteur est affiché sous forme d'image tridimensionnelle par traitement d'image à l'aide d'un amplificateur, etc.

2. Rugosité de surface en microscopie laser

La rugosité de surface en microscopie laser est un indicateur de l'irrégularité de la surface usinée d'une pièce. La rugosité de surface est une caractéristique cyclique constituée d'une série de pics et de vallées de hauteurs, de profondeurs et de distances différentes.

La rugosité de surface modifie la sensation et la texture d'une surface, les surfaces plus larges étant plus rugueuses au toucher et réfléchissant moins la lumière. En revanche, les surfaces dont la rugosité est plus faible sont plus lisses et reflètent la lumière plus intensément, comme un miroir.

De nos jours, la texture et le toucher d'un produit sont considérés comme importants, et la rugosité est un indicateur important dans le contrôle de la qualité de l'apparence. Les indicateurs de rugosité de surface comprennent la rugosité moyenne arithmétique (Ra), qui utilise la valeur moyenne, et la hauteur maximale (Rz), qui utilise la somme des pics et des creux.