Mengukur Ketebalan Lapisan Menggunakan Mikroskop

Lengan metrologi raksasa kamera Jepang Nikon, yang memproduksi instrumen optik termasuk mikroskop pengukur industri, telah menambahkan modul perangkat lunak Layer Thickness baru ke platform pencitraan NIS-Elements untuk merampingkan inspeksi, analisis, dan pelaporan kedalaman lapisan penampang serta permukaan lebar fitur. Opsi ini tidak hanya mempercepat kontrol kualitas dengan semi-otomatisasi berbagai fungsi, tetapi juga meningkatkan keandalan dengan mengurangi risiko kesalahan manusia dalam pengenalan fitur, interpretasi hasil, dan perhitungan numerik. Aplikasi untuk perangkat lunak ini dapat ditemukan di seluruh industri dan sains, mulai dari manufaktur dan penelitian material hingga kedokteran dan mineralogi.

Contoh yang menggambarkan pentingnya mengukur ketebalan secara akurat adalah lazim dalam produksi massal. Dalam industri otomotif, terlalu sedikit cat pada bodi mobil dapat menyebabkan klaim garansi yang mahal, sementara cat yang terlalu banyak dapat menghabiskan jutaan dolar per tahun. Prinsip yang sama berlaku dalam industri makanan untuk penghalang EVOH yang relatif mahal yang diterapkan pada kemasan plastik untuk memberikan impermeabilitas oksigen untuk memperpanjang umur simpan produk yang mudah rusak. Demikian pula, lebar jalur konduktif pada papan sirkuit tercetak harus dikontrol secara akurat untuk menghindari penggunaan tembaga yang berlebihan.

Aplikasi lain di mana pengukuran ketebalan lapisan penting termasuk analisis dekarburisasi pada baja dan logam lainnya, semprotan termal atau analisis deposisi kimia, dan pemeriksaan adhesi atau keausan permukaan.

NIS-Elements Nikon Metrology adalah platform pencitraan perangkat lunak terintegrasi yang memungkinkan gambar digital dari mikroskop optik tegak atau terbalik - atau kadang-kadang dari mikroskop elektron pemindaian - untuk diperiksa sehingga fitur penting dapat dianalisis dengan tingkat presisi yang tinggi. Gambar dapat ditampilkan secara langsung atau disimpan secara digital menggunakan kamera resolusi tinggi.

Namun, yang terpenting dari semuanya adalah kualitas optik yang digunakan untuk menangkap gambar. Ini adalah kompetensi inti Nikon, yang terutama merupakan satu-satunya produsen mikroskop yang membuat kaca sendiri daripada mengandalkan pemasok pihak ketiga.

Empat Mode Evaluasi Semi-Otomatis

Sebelumnya dalam perangkat lunak NIS-Elements, pengukuran lapisan dalam gambar harus menjadi proses manual sepenuhnya dan fungsi itu tetap ada. Ini melibatkan operator yang menentukan batas lapisan, memilih titik dengan jarak yang sama di seluruh sampel, melakukan pengukuran ketebalan di lokasi tersebut, mencatat nilai, dan menghitung ketebalan rata-rata.

Perangkat lunak Ketebalan Lapisan menggabungkan alat manual ini ke dalam modul yang nyaman untuk menyediakan opsi alur kerja semi-otomatis. Ini menggunakan teknik pemrosesan berdasarkan karakteristik gambar seperti kontras untuk mengotomatisasi banyak fungsi pengukuran. Ini sangat ideal untuk menganalisis gambar yang dihasilkan oleh cahaya episkopik (pantulan) dari spesimen non-transparan yang dipotong melintang menggunakan pisau bedah atau mungkin dengan gergaji atau kawat EDM. Hal ini juga berlaku untuk menganalisis gambar yang dihasilkan oleh iluminasi diaskopik (ditransmisikan) melalui potongan bahan yang sangat tipis dan tembus cahaya dari mikrotom.

Perangkat lunak ini memiliki mode berbeda untuk membantu mengukur lapisan (atau trek) linier, melingkar dan amorf, sedangkan mode keempat mendukung Calotest, yang mengukur ketebalan lapisan dengan menganalisis lapisan melingkar yang terpapar oleh bola abrasif yang berputar pada permukaan yang diperiksa.

Metode Penggunaan

Setelah gambar digital telah ditangkap di NIS-Elements, itu dikalibrasi secara otomatis dalam kasus mikroskop dengan nosepiece bermotor, atau secara manual. Jika gambar hidup, itu dikalibrasi dengan mengklik tujuan mikroskop yang relevan dalam daftar drop-down. Memilih 'Ukur Lapisan' di bilah menu atas akan mengungkapkan empat mode operasional.

Jika opsi 'Linear' dipilih, alat pelurus tersedia untuk menyelaraskan lapisan secara horizontal. Lima vektor vertikal berjarak sama dihasilkan di mana pengukuran akan dilakukan secara otomatis, meskipun jumlah interval dapat diubah oleh operator, atau pengukuran mungkin kontinu. Di area 'Editor Biner' aplikasi, alat 'Deteksi Otomatis' memungkinkan operator memilih lapisan dan menentukan batasnya. Perintah ambang batas dapat diterapkan untuk membantu membedakan lapisan berdasarkan intensitas piksel atau warna.

Operator dapat memilih untuk mengabaikan keberadaan inklusi dalam sampel dan mengukur lapisan dari atas ke bawah, yang merupakan pilihan terbaik untuk sebagian besar aplikasi. Pilihan lain memungkinkan jarak antara batas dan lubang atau celah pertama diukur, atau jarak maksimum antara lubang atau celah. Analisis dilakukan dari sisi kiri ke sisi kanan gambar dan dari atas ke bawah.

Sebelum pengukuran dilakukan, seringkali perlu menerapkan batasan sehingga perangkat lunak hanya melihat di antara dua garis yang digambar secara vertikal, yang memungkinkan area yang tidak mewakili lapisan dikecualikan. Demikian pula, area yang menjadi perhatian seperti proyeksi signifikan di atas atau di bawah batas lapisan dapat dihilangkan dari gambar, dan garis-garisnya diperhalus, dengan memilih berbagai alat biner di bawah perintah 'Draw' dan mengisi anomali.

Hasil dalam milimeter atau mikron yang memberikan total panjang lapisan yang diukur pada ROI (wilayah yang diinginkan), ketebalan minimum, maksimum dan rata-rata, dan standar deviasi semuanya dihitung secara otomatis dan nilainya muncul di bawah gambar. Mengalikan panjang terukur dengan lebar rata-rata memberikan nilai luas. Proses ini diulang untuk lapisan yang berurutan, yang masing-masing diberi nama oleh operator dan secara otomatis diberi warna hijau, biru, dll. pada gambar dan di bidang pengukuran lapisan. Pengguna dapat menetapkan kembali semua warna lapisan default sesuai keinginan.

Jika gambar digital berisi lapisan melingkar, vektor vertikal tidak akan sesuai karena akan mengukur lapisan pada sudut miring. Memilih opsi 'Lingkar' memungkinkan operator menggambar busur di sekitar fitur dengan mudah, lalu mengkonsolidasikan dan mewarnai lapisan. Sejumlah garis vektor radial yang telah ditentukan sebelumnya pada peningkatan sudut normal ke lapisan di setiap titik secara otomatis muncul di layar yang menentukan di mana pengukuran akan dilakukan.

Dalam kasus di mana gambar menunjukkan lapisan amorf, bentuk tidak beraturan, opsi 'Umum' tersedia. 'Define Polyline' dipilih untuk memungkinkan jalur digambar di sekitar layer, setelah itu dikonsolidasikan dan diwarnai, vektor normal ke jalur diterapkan secara otomatis seperti untuk layer melingkar, dan pengukuran dilakukan dengan cara yang sama.

Informasi pengukuran dapat diekspor secara otomatis sebagai laporan ketebalan lapisan dalam bentuk PDF yang menunjukkan lapisan berwarna dan semua data. Atau, laporan dapat diekspor ke Excel. Baik template default standar atau template khusus yang ditentukan oleh pelanggan dapat diisi dengan hasil.

Kesimpulan

Dengan modul perangkat lunak Ketebalan Lapisan Nikon, informasi lengkap tentang spesimen diperoleh lebih cepat daripada jika operator melakukan semua pengukuran dengan tangan. Menurut aplikasi, alur kerja yang ditingkatkan dapat menghasilkan peningkatan produktivitas inspeksi sebanyak lima kali untuk sejumlah data yang dikumpulkan dan dianalisis. Pengukuran dapat dirata-ratakan dengan mudah dan cepat pada sekelompok gambar yang terkait dengan sampel yang sama, atau sekumpulan sampel. Selain itu, prosesnya lebih akurat dan dapat diulang, terlepas dari berapa banyak operator yang berbeda menggunakan peralatan, dan pengurangan interpretasi manusia mengurangi risiko kesalahan yang dapat membahayakan kontrol kualitas.

Artikel ini ditulis oleh Meghan E. Meinert, Asisten Manajer Pemasaran, The Americas, Nikon Metrology, Inc. (Brighton, MI). Untuk informasi lebih lanjut, hubungi Ms. Meinert di Alamat email ini dilindungi dari robot spam. Anda perlu mengaktifkan JavaScript untuk melihatnya., atau kunjungi di sini .