현미경을 사용하여 층 두께 측정

산업용 측정 현미경을 포함한 광학 기기를 제조하는 일본 카메라 대기업 Nikon의 계측 부문은 NIS-Elements 이미징 플랫폼에 새로운 Layer Thickness 소프트웨어 모듈을 추가하여 단면 층 깊이와 표면의 검사, 분석 및 보고를 간소화했습니다. 기능 너비. 이 옵션은 다양한 기능을 반자동화하여 품질 관리를 가속화할 뿐만 아니라 특징 인식, 결과 해석 및 수치 계산에서 인적 오류의 위험을 줄여 신뢰성을 향상시킵니다. 소프트웨어 응용 프로그램은 제조 및 재료 연구에서 의학 및 광물학에 이르기까지 산업 및 과학 전반에서 찾을 수 있습니다.

두께를 정확하게 측정하는 것의 중요성을 보여주는 예는 양산에서 널리 퍼져 있습니다. 자동차 산업에서 차체에 페인트를 너무 적게 칠하면 값비싼 보증 청구로 이어질 수 있고 너무 많이 칠하면 연간 수백만 달러를 낭비할 수 있습니다. 식품 산업에서는 부패하기 쉬운 제품의 저장 수명을 연장하기 위해 산소 불투과성을 제공하기 위해 플라스틱 포장에 적용되는 비교적 고가의 EVOH 장벽에도 동일한 원칙이 적용됩니다. 마찬가지로 인쇄 회로 기판의 전도성 트랙 너비는 구리의 남용을 방지하기 위해 정확하게 제어되어야 합니다.

층 두께 측정이 중요한 기타 응용 분야로는 강철 및 기타 금속의 탈탄 분석, 용사 또는 화학 증착 분석, 접착력 또는 표면 마모 검사가 있습니다.

Nikon Metrology의 NIS-Elements는 직립 또는 도립 광학 현미경 또는 때때로 주사 전자 현미경의 디지털 이미지를 검사하여 중요한 특징을 높은 정밀도로 분석할 수 있도록 하는 통합 소프트웨어 이미징 플랫폼입니다. 이미지는 고해상도 카메라를 사용하여 실시간으로 저장하거나 디지털로 저장할 수 있습니다.

그러나 무엇보다도 가장 중요한 것은 처음부터 이미지를 캡처하는 데 사용되는 광학 장치의 품질입니다. 이는 특히 타사 공급업체에 의존하지 않고 자체 유리를 만드는 유일한 현미경 제조업체인 Nikon의 핵심 역량입니다.

반자동 평가의 4가지 모드

이전에는 NIS-Elements 소프트웨어 내에서 이미지의 레이어 측정이 완전히 수동 프로세스여야 했으며 그 기능은 그대로 유지되었습니다. 여기에는 작업자가 레이어 경계를 정의하고, 샘플에서 균일한 간격의 점을 선택하고, 해당 위치에서 두께를 측정하고, 값을 기록하고, 평균 두께를 계산하는 작업이 포함됩니다.

Layer Thickness 소프트웨어는 이러한 수동 도구를 편리한 모듈로 통합하여 반자동 워크플로 옵션을 제공합니다. 콘트라스트와 같은 이미지 특성에 기반한 처리 기술을 활용하여 많은 측정 기능을 자동화합니다. 이것은 수술용 메스를 사용하거나 아마도 톱이나 와이어 EDM을 사용하여 단면이 투명하지 않은 표본에서 육안(반사) 빛으로 생성된 이미지를 분석하는 데 이상적입니다. 이것은 마이크로톰에서 재료의 극히 얇고 반투명한 조각을 통해 투시경(투과) 조명으로 생성된 이미지를 분석하는 데에도 똑같이 적용할 수 있습니다.

소프트웨어에는 선형, 원형 ​​및 비정질 층(또는 트랙)을 측정하는 데 도움이 되는 다양한 모드가 있으며, 네 번째 모드는 검사 중인 표면에 대해 회전하는 연마 볼에 의해 노출된 원형 층을 분석하여 코팅 두께를 측정하는 Calotest를 지원합니다.

이용 방법

NIS-Elements에서 디지털 이미지를 캡처한 후 전동 노즈피스가 있는 현미경의 경우 자동으로 보정하거나 수동으로 보정합니다. 이미지가 라이브인 경우 드롭다운 목록에서 관련 현미경 대물렌즈를 클릭하여 보정됩니다. 상단 메뉴 바에서 'Measure Layers'를 선택하면 4가지 작동 모드가 나타납니다.

'선형' 옵션을 선택하면 똑바르게 하는 도구를 사용하여 레이어를 수평으로 정렬할 수 있습니다. 작업자가 간격 수를 변경할 수 있거나 측정이 연속적일 수 있지만 측정이 자동으로 수행되는 5개의 등간격 수직 벡터가 생성됩니다. 응용 프로그램의 'Binary Editor' 영역에서 'Autodetect' 도구를 사용하면 작업자가 레이어를 선택하고 해당 경계를 정의할 수 있습니다. 임계값 명령을 적용하여 픽셀 강도 또는 색상으로 레이어를 구분할 수 있습니다.

작업자는 샘플에 포함된 물질의 존재를 무시하고 위에서 아래로 층을 측정하도록 선택할 수 있습니다. 이는 대부분의 응용 분야에 가장 적합한 선택입니다. 다른 옵션을 사용하면 경계와 첫 번째 구멍 또는 간격 사이의 거리를 측정하거나 구멍 또는 간격 사이의 최대 거리를 측정할 수 있습니다. 분석은 이미지의 왼쪽에서 오른쪽으로 그리고 위에서 아래로 진행됩니다.

측정이 수행되기 전에 소프트웨어가 수직으로 그려진 두 선 사이만 보도록 제한을 적용해야 하는 경우가 많습니다. 그러면 레이어의 대표적인 영역이 제외됩니다. 마찬가지로 레이어 경계 위 또는 아래에 있는 중요한 돌출부와 같은 우려되는 영역은 'Draw' 명령에서 다양한 바이너리 도구를 선택하고 비정상적인 부분을 채워서 이미지에서 제거할 수 있으며 결과적으로 선을 매끄럽게 만들 수 있습니다.

선택한 ROI(관심 영역)에서 측정된 총 레이어 길이, 최소, 최대 및 평균 두께, 표준 편차를 제공하는 밀리미터 또는 미크론 단위의 결과가 모두 자동으로 계산되고 값이 이미지 아래에 나타납니다. 측정된 길이에 평균 너비를 곱하면 면적 값이 제공됩니다. 이 프로세스는 연속적인 레이어에 대해 반복되며, 각 레이어는 운영자가 이름을 지정하고 이미지와 레이어 측정 필드에서 녹색, 파란색 등의 색상을 자동으로 지정합니다. 사용자는 원하는 대로 모든 기본 레이어 색상을 재할당할 수 있습니다.

디지털 이미지에 원형 레이어가 포함된 경우 수직 벡터는 비스듬한 각도에서 레이어를 측정하므로 적절하지 않습니다. '원형' 옵션을 선택하면 작업자가 피처 주위에 호를 쉽게 그린 다음 레이어를 통합하고 색상을 지정할 수 있습니다. 측정 위치를 정의하는 화면에 모든 지점에서 레이어에 수직인 각도 증분으로 사전 설정된 수의 방사형 벡터 라인이 자동으로 나타납니다.

이미지에 무정형, 불규칙한 모양의 레이어가 표시되는 경우 '일반' 옵션을 사용할 수 있습니다. '다중선 정의'를 선택하면 레이어 주위에 경로를 그릴 수 있으며, 그 후 통합 및 색상화되고, 경로에 수직인 벡터가 원형 레이어와 마찬가지로 자동으로 적용되고 측정이 유사하게 수행됩니다.

측정에 대한 정보는 컬러 레이어와 모든 데이터를 보여주는 PDF 형식의 레이어 두께 보고서로 자동으로 내보낼 수 있습니다. 또는 보고서를 Excel로 내보낼 수 있습니다. 표준 기본 템플릿 또는 고객이 정의한 사용자 지정 템플릿을 결과로 채울 수 있습니다.

결론

Nikon의 Layer Thickness 소프트웨어 모듈을 사용하면 작업자가 모든 측정을 손으로 수행하는 경우보다 시편에 대한 포괄적인 정보를 더 빨리 얻을 수 있습니다. 애플리케이션에 따르면 향상된 워크플로는 수집 및 분석된 데이터의 주어진 양에 대해 검사 생산성을 최대 5배까지 증가시킬 수 있습니다. 동일한 샘플 또는 샘플 배치와 관련된 이미지 그룹에서 측정값을 쉽고 빠르게 평균화할 수 있습니다. 또한, 얼마나 많은 작업자가 장비를 사용하는지에 관계없이 프로세스가 더 정확하고 반복 가능하며, 사람의 해석이 줄어들어 품질 관리를 손상시킬 수 있는 오류의 위험이 줄어듭니다.

이 기사는 The Americas, Nikon Metrology, Inc.(Brighton, MI) 마케팅 부장인 Meghan E. Meinert가 작성했습니다. 자세한 내용은 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다.에서 Ms. Meinert에게 문의하십시오. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다. 또는 여기를 방문하십시오. .