3D-Oberflächenmessung mit dem Rasterelektronenmikroskopie
Mit der bei der Quality Analysis GmbH installierten Spezial-Software MeX® von alicona imaging wird aus dem REM ein vollautomatisches und vollwertiges 3D-Oberflächenmessgerät.
- vollautomatische Rekonstruktion
- 3D Messfunktionalität direkt in Mikroskopbildern
- robuste und genaue Ergebnisse bei jeder Vergrößerung
- modulare Profil-, Rauheits-, Flächen- und Volumenanalyse
- umfangreiche Export- und Druckfunktionalitäten
bedeuten, dass Dank dieser Software-Applikation dieses Feature das ultimative Werkzeug ist zur Topographiebestimmung
im Mikrobereich.
Klassische Einsatzbereiche sind sowohl :
- Produkt- und Prozessentwicklung
- Partikelanayse im Bereich der Technischen Sauberkeit
- Schadensanalyse
- Materialforschung und Entwicklung
- Medizintechnologie und Entwicklung
- Nanotechnologie
- Sonderanwendungen für alle Industriebereiche
Das Funktionsprinzip der Software Mex®
Die Bildaufnahme im REM beruht auf perspektivischer Projektion. Ähnlich wie bei einem Lichtmikroskop wird das 3D Objekt
auf eine 2D Bildebene projiziert, wobei die Information über die dritte Dimension verloren geht. Die hohe Schärfentiefe im REM erlaubt Bilder mit durchgehender Schärfentiefe, eine Tiefenmessung der Probentopografie ist allerdings nicht möglich.
Eine Oberflächenmessung ist somit auf die Aussagekraft einer 2D Bildanalyse limitiert.
Eine robuste 3D Visualisierung und Analyse eines REM-Bildes ist nur durch eine stereoskopische Rekonstruktion möglich.
Wird eine Probe euzentrisch gekippt, trifft der Elektronenstrahl des REM auf denselben Bildausschnitt wie in ihrer ursprünglichen Position. Somit wird ein zweites Bild der Probenoberfläche von einem anderen Blickwinkel aufgenommen.
Die innovativen Algorithmen von MeX® erkennen für die Punkte auf der Probenoberfläche die jeweils korrespondierenden Bildpunkte in den beiden Stereobildern. Anhand dieser so genanten homogenen Punkte berechnet MeX® die XYZ-Koordinaten der Probe. Für jedes Pixel in den Stereobildern wird so der korrespondierende 3D-Punkt auf der Probe mit höchster Genauigkeit berechnet, so dass der Anwender eine dichte und robuste 3D Rekonstruktion seiner Probe gewinnt. Wird zusätzlich noch ein drittes Bild aufgenommen, verfeinert MeX® automatisch die Kalibrierdaten. Somit schafft diese Software als einzigstes System damit rückführbare 3D Oberflächenmessungen.
Folgende Anwendermodule sind möglich:
- Höhen- und Rauheitsmessungen
mit einer Profilanalyse werden Oberflächen virtuell durchgeschnitten und Höhenprofile extrahiert. Der Benutzer definiert den gewünschten Profilpfad direkt im Bild und erhält ein korrespondierendes 3D Profil. Rauheiten und Kontur werden gemäß EN ISO 4287 und 4288 gemessen. Zusätzlich können manuelle und semi-automatisierte Messungen von Profilen durchgeführt werden.
- Flächenanalyse
Die Flächenanalyse berechnet verschiedene Flächenparameter, inkl. der Ermittlung verschiedener Parameter wir Welligkeit, Rauheit oder fraktaler Dimension. Nach der Auswahl des ROI´s (Region of Interest) kann die Berechnung und Auswertung
dieser Region vollautomatisch erfolgen. Darstellung und Ergebnispräsentation ist entweder als Grauwerte-Analyse-Darstellung oder Falschfarben-Darstellung.
- Volumenanalyse
Mit diesem Modul werden Volumen von Vertiefungen, Erhöhungen oder Vorsprüngen berechnet. Die Messfläche wird
dabei direkt im optischen Bild spezifiziert und nach der Seifenfilm-Methode ausgewertet.
- 2D Bildanalyse
Bei diesem Modul werden optische 2D Bilder manuell oder semi-automatisch vermessen.
- Bruchanalyse
Es wird eine quantitative und numerische Analyse von Bruchoberflächen durch das REM ermöglicht. Im speziellen für den
Einsatz zur Ermittlung bei Ermüdungsbruchflächen, mikroduktilen Bruchoberflächen und Spaltbruchflächen ist diese Software prädestiniert. Neben der Möglichkeit die Bruchzähigkeit direkt an der Bruchoberfläche zu messen, kann aus den Rissprofilen sowohl die kritische Rissöffnungsverschiebung, als auch der kritische Rissöffnungswinkel ermittelt werden.
- Qualitätssicherung der Stahlindustrie
Mittels der 3D Oberflächenmessung durch REM Bilder werden Kennwerte ermittelt, um die Qualität unter mechanischen, thermischen oder chemischen Beanspruchungen zu beurteilen.
- Sonderanwendungen wie:
• forensische Analysen
• Weltraumforschung
• Krebsforschung