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Principe de mesure

Les capteurs CHRocodile disposent de différentes techniques pour réaliser des mesures de distance et d’épaisseur à des cadences très élevées. Les principes d’imagerie confocale chromatique et interférométrique permettent la mesure de pratiquement n’importe quel type de surface ou de matériau. L’utilisation de sources lumineuses infra-rouge et lumière blanche permet d’étendre le champ des applications possibles.

 

Quel est le bon choix pour votre application?

Principe confocal CHRomatique appliqué à la mesure de distances.

A l’intérieur d’un contrôleur, une source de lumière blanche est injectée dans une fibre optique. La lumière est conduite via cette fibre optique jusqu’à une sonde optique, qui focalise les différentes longueurs d’ondes à des distances variables le long de l’axe optique, créant ainsi un spectre lumineux continu comme le montre le schéma de la figure ci-contre. Lorsqu’un objet est placé dans ce spectre continu, une seule longueur d’onde est parfaitement focalisée sur l’objet. Cette longueur d’onde est réfléchie en retour puis analysée par un spectrographe. La position du pic mesuré est directement liée à la position de l’objet dans la gamme de mesure permettant ainsi une mesure de distance extrêmement précise à une très haute cadence jusqu’à 66,000 fois par seconde. Le choix de la sonde optique détermine la gamme de mesure du capteur. Grâce à la grande ouverture numérique des sondes, et à la grande dynamique du capteur, il est possible de mesurer sur tout type de matériau.

  • Sources lumineuses de type Halogène, Xénon, ou LED
  • Vitesse de mesure jusqu’à 66 kHz
  • Gamme de mesure des sondes depuis quelques microns jusqu’à 25mm
  • Pente maximal sur verre jusqu’à 45°
  • Résolution axial nanométrique
  • Excellente résolution latérale : inférieure à 1 μm
  • Tout type de matériau: Verre, métal, cuir, papier, liquide...
  • Facilement intégrable dans des machines de contrôle ou de métrologie
  • Systèmes multicanaux disponibles
  • CHRocodile S, 2 S, SE, 2 SE, E, LR, M4

Principe confocal CHRomatique appliqué à la mesure d’épaisseur.

A l’intérieur d’un contrôleur, une source de lumière blanche est injectée dans une fibre optique. La lumière est conduite via cette fibre optique jusqu’à une sonde optique, qui focalise les différentes longueurs d’ondes à des distances variables le long de l’axe optique, créant ainsi un spectre lumineux continu. Lorsqu’un objet transparent monocouche est placé dans ce spectre continu, deux longueurs d’onde sont parfaitement focalisées sur la surface supérieure et inférieure de l’objet comme le montre le schéma ci-contre. Ces deux longueurs d’onde sont réfléchies en retour puis analysées par un spectrographe. L’écart de position des pics mesurés (différence d’altitude) détermine l’épaisseur de l’objet. En connaissance de ses propriétés optiques (indice de réfraction), la valeur obtenue est une mesure d’épaisseur absolue. Grâce à l’analyse simultanée des deux surfaces la mesure est insensible aux vibrations mécaniques. Dans le cas d’un objet transparent multicouche, il est possible de cibler la couche à mesurer parmi plusieurs. En raison de l’utilisation d’une source de lumière blanche, l’échantillon doit être transparent dans le domaine du visible comme le verre ou certain plastiques. En combinant les deux mesures de distances avec la valeur d’épaisseur, il est possible de suivre plusieurs paramètres simultanément comme la topographie de surface, excentricité, faux-rond, rugosité ou forme. .

  • Sources Halogen, Xenon et LED disponibles
  • Epaisseur mesurable de quelques μm à 37mm
  • Indépendant de la couleur et de la température
  • Vitesse de mesure jusqu’à 66kHz
  • Facile à intégrer en ligne de production ou avec d’autres capteurs
  • Systèmes multicanaux disponibles
  • CHRocodile S, 2 S, SE, 2 SE, E, LR, M4

Principe interférométrique appliqué à la mesure d’épaisseur de films minces transparents.

A l’aide d’une source lumière blanche identique à celle utilisée avec le principe confocal chromatique mais avec une sonde différente, il devient possible avec la même configuration standard du spectromètre de mesurer des films minces. Quand la lumière est focalisée sur un film mince (entre 2μm et 250μm), il se crée une figure d’interférences spectrales. En prenant le traitement mathématique (FFT) du signal réfléchi, il est possible de déterminer des épaisseurs multiples jusqu’à la vitesse de 66 kHz. Cette technique de mesure peut être appliquée à des matériaux humides ou secs pour la mesure d’épaisseur de film ou de fluide ou encore de gaps d’air. .

  • Sources Halogen, Xenon et LED disponibles
  • Matériaux transparents ou translucides
  • Epaisseur mesurable de 2 μm à 250 μm
  • Vitesse de mesure jusqu’à 66kHz
  • Excellente résolution latérale
  • CHRocodile S, 2S, SE, 2 SE, E, LR et M4

Principe interférométrique appliqué à la mesure d’épaisseur de matériaux transparents à l’infrarouge

Des matériaux opaques visuellement comme certains plastiques ou le silicium peuvent être mesurés en utilisant une source et un photo-détecteur infrarouge. La figure d’interférences spectrale du faisceau lumineux réfléchi par deux (ou plusieurs) surfaces est utilisée pour déterminer une épaisseur. Dans le cas de dépôts multicouches, les épaisseurs de chaque couche ainsi que l’épaisseur totale peuvent être déterminées. La sonde optique ne contient ni électronique ni pièces en mouvement, ce qui lui confère une grande robustesse pour les applications en ligne de production ou encore dans les environnements sévères.

  • Plusieurs sources SLD disponibles
  • Epaisseur mesurable de 4 μm à 15 mm
  • Indépendant de la couleur et de la température
  • Vitesse de mesure jusqu’à 70kHz
  • Capteurs dédiés pour les wafers rugueux, dopés et ultrafin.
  • Facile à intégrer en ligne de production ou avec d’autres capteurs
  • Excellente résolution latérale
  • Systèmes multicanaux disponibles
  • CHRocodile IT, DW, LR et TW

Mesure d’épaisseur en vis-à-vis de matériaux non transparents

e principe confocal chromatique très polyvalent peut être utilisé pour mesurer la distance sur presque tous les types de surfaces. En disposant deux sondes en vis-à-vis autour de l’échantillon et en synchronisant ces deux mesures, il est possible de mesurer l'épaisseur des matériaux qui sont totalement opaques, comme les métaux ou les wafers opaques.

  • Sources Halogen, Xenon et LED disponibles
  • Aucune limite d’épaisseur maximale
  • Indépendant de la couleur et de la température
  • Vitesse de mesure jusqu’à 66kHz
  • Information simultanée de distance et d’épaisseur
  • Excellente résolution latérale
  • Synchronisation des deux voies de mesure
  • Facile à intégrer en ligne de production ou avec d’autres capteurs
  • Systèmes multicanaux disponibles
  • CHRocodile S, 2 S, SE, 2 SE, E, LR, M4
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