Aby przeanalizować stereometrię powierzchni na większym obszarze, niż to umożliwia przyrząd pomiarowy, wykorzystuje się funkcję łączenia wielu pomiarów w jedyną powierzchnię (stitching ). W artykule przedstawiono wpływ zastosowanej metody łączenia szeregu pomiarów struktury geometrycznej powierzchni na uzyskiwane wartości parametrów. SŁOWA KLUCZOWE: struktura geometryczna powierzchni, interferometria koherentna korelacyjna In order to analyze the stereometry of the surface over a larger area

more »

... n that resulting from the measurement capabilities of the device used, the function of stitching multiple measurements into a single surface is used. The article presents the influence of the applied method on the obtained values of surface texture parameters KEYWORDS: surface texture, coherence correlation interferometry Jednym z ograniczeń przyrządów optycznych, używanych do oceny topografii przestrzennej, jest uzależnienie mierzonego obszaru od możliwości układu optycznego. W przypadku mikroskopów sił atomowych ograniczenie mierzonego obszaru wynika z konstrukcji napędów piezoelektrycznych odpowiedzialnych za skanowanie powierzchni w osiach X i Y [2, 3]. Dobór obszaru, który powinien zostać podany pomiarowi struktury geometrycznej powierzchni, jest uzależniony od wysokości nierówności oraz od średniej odległości pomiędzy nierównościami. Im większe nierówności i odległości pomiędzy nimi, tym większą powierzchnię należy zmierzyć. Najczęściej te powierzchnie są większe od możliwości pomiarowych przyrządu. Oprócz ograniczenia mierzonego obszaru z wartością powiększenia obiektywu w przyrządach optycznych związane są odstępy próbkowania ∆X i ∆Y. Zastosowanie obiektywu o większym powiększeniu powoduje zmniejszenie mierzonego obszaru, ale jednocześnie zwiększenie gęstości próbkowania poziomego. Ograniczeniem metod optycznych przy pomiarach topografii powierzchni jest również apertura numeryczna obiektywu, która limituje możliwość pomiaru na zboczach o dużym nachyleniu. Wybór do pomiaru powierzchni ze stromymi zboczami obiektywu ze zbyt małą aperturą sprawia, że punkty na pewnych obszarach pozostają niezmierzone. Zbyt duża liczba niezmierzonych punktów jest przyczyną uzyskiwania niewiarygodnych wyników [1]. Przedstawione informacje wskazują, że aby wyniki pomiarów były jak najdokładniejsze, należy dysponować obiektywem o jak największym powiększeniu ze względu na zmniejszenie odstępów próbkowania ∆X i ∆Y oraz ograniczenie liczby punktów niezmierzonych. Jednak wówczas mierzony obszar będzie zbyt mały w stosunku do obszaru wynikającego z nierówności występujących na powierzchni. Jednym z rozwiązań tego problemu jest wykorzystanie funkcji numerycznego łączenia wielu pomiarów w pojedynczą powierzchnię - "stitchingu". Może być w nią wyposażone zarówno oprogramowanie do obsługi przyrządu pomiarowego, jak i oprogramowanie do analizy pomiarów. Powierzchnie, które mają być połączone, muszą zostać zmierzone na regularnie rozmieszczonej siatce z regularnymi wierszami i kolumnami. Każda powierzchnia powinna mieć ten sam rozmiar i taką samą rozdzielczość. Sąsiednie powierzchnie muszą zawierać zachodzące na siebie strefy (zalecane nachodzenie to 20% powierzchni). Rozmiar zachodzącej strefy musi być identyczny między wszystkimi powierzchniami. Przyrząd pomiarowy Pomiary wykonano przyrządem optycznym wykorzystującym metodę koherentnej interferometrii korelacyjnej - Talysurf CCI - wyposażonym w system trzech obiektywów o powiększeniu: ×10, ×20 i ×50. Pojedynczy pomiar składa się z macierzy 1024 × 1024 punkty, zawierającej współrzędne nierówności powierzchni. Od rodzaju obiektywu zależą: mierzony obszar, gęstość próbkowania poziomego, maksymalny kąt nachylenia mierzonych zboczy oraz apertura numeryczna, czyli czynniki, które mają istotny wpływ na wyniki pomiaru (tablica). Do zobrazowania powierzchni o wymiarach 5 × 5 mm obiektywem o najmniejszym powiększeniu ×10 trzeba wykonać 16 pomiarów, a następnie scalić składowe w jedną powierzchnię. Ponieważ jeden skanowany obszar składa się z 1 048 576 punktów pomiarowych, sklejony obszar ma ich ok. 12 mln. Taka liczba danych wymaga zastosowania mocnych jednostek obliczeniowych do analizy struktury geometrycznej powierzchni [4, 5] .