Profilometr

Profilometr – przyrząd pomiarowy służący do pomiaru parametrów chropowatości i falistości powierzchni. Na podstawie topografii powierzchni obliczane są wymiary krytyczne takie jak krzywizna i płaskość.

Pod względem historycznym pojęcia "profilometr" używano do określenia urządzenia podobnego do fonografu, który mierzy topografię podczas przemieszczania się powierzchni badanej względem igły profilometru stykowego. Jednak pojęcie to zmienia się wraz z pojawieniem się wielu bezkontaktowych technik profilometrycznych.

W zależności od metody pomiaru rozróżniamy:

profilometry kontaktowe:
- profilometr stykowy
- mikroskopia sił atomowych (ATM)
- skaningowa mikroskopia tunelowa
profilometry bezkontaktowe optyczne
- oparte na interferometrii:
  - cyfrowa mikroskopia holograficzna
  - interferometria światła białego
  - różnicowa mikroskopia kontrastowo-interferencyjna (mikroskopia Nomarskiego)
- oparte na metodzie rzutowania:
  - profilometria Fouriera,
  - metoda mory cieniowej
  - metody odbicia wzorcowego

Współczesne profilometry mierzą nie tylko statyczną topografię, ale również dynamiczne zmiany na powierzchni w czasie rzeczywistym.

Profilometr stykowy[edytuj | edytuj kod]

Profilometr stykowy umożliwia pomiar powierzchni próbki w trzech wymiarach. Badanie polega na kontaktowym pomiarze profilu powierzchni z wysoką rozdzielczością pionową. Podczas pomiaru następuje stykanie się elementu roboczego (igły) z powierzchnią badanej próbki. Igła pomiarowa przesuwa się po powierzchni ze stałą prędkością, a jej pionowe przemieszczenia są rejestrowane jako sygnały elektryczne lub optyczne. Standardowy profilometr może mierzyć małe pionowe elementy o wysokości od 10 nm do 1 mm. Pozycja igły generuje sygnał analogowy, który jest przetwarzany na sygnał cyfrowy, zapisywany, analizowany i wyświetlany. Promień igły wynosi od 20 nm do 50 μm, a rozdzielczość pozioma jest kontrolowana przez prędkość skanowania i częstotliwość próbkowania sygnału danych. Siła nacisku igły może wynosić od mniej niż 1 do 50 mg. Jako wynik badania otrzymuje się liczbowe wartości parametrów profilu chropowatości lub profilogram o znanym powiększeniu. Za pomocą tego urządzenia można zbadać chropowatość, topografię i morfologię powierzchni oraz grubość warstw powierzchniowych. ^[1]

Zalety metody to bardzo wysoka czułość i duża rozdzielczość w osi pionowej, która zwykle wynosi mniej niż 1 nm. Jest to technika bezpośrednia nie wymagająca modelowania. Kontakt z powierzchnią jest często zaletą w brudnym środowisku, gdzie metody bezkontaktowe mogą prowadzić do pomiaru zanieczyszczeń powierzchniowych zamiast samej powierzchni. Ze względu na fakt, że igła styka się z powierzchnią próbki, nie jest ona czuła na jej kolor i odbicie. Promień igły pomiarowej może wynosić nawet 20 nm, co jest znacznie lepsze niż profilowanie optyczne w świetle białym.