Caratterizzazione delle modificazioni superficiali di White Interferometria Luce: Applicazioni in Ion Sputtering, ablazione laser, ed esperimenti Tribologia

Summary

Bianco interferometria microscopio ottico è un metodo ottico, senza contatto e rapido per misurare la topografia di superfici. È mostrato come il metodo può essere applicato verso analisi usura meccanica, dove indossare cicatrici su campioni di prova sono analizzati tribologiche e nella scienza dei materiali per determinare ion beam sputtering o volumi di ablazione laser e profondità.

Abstract

Nella scienza dei materiali e ingegneria è spesso necessario per ottenere misure quantitative di topografia superficiale con risoluzione micrometrica laterale. Dalla superficie misurata, 3D topografici possono essere successivamente analizzati utilizzando una varietà di pacchetti software per estrarre le informazioni necessarie.

In questo articolo viene descritto come l'interferometria a luce bianca, e profilometria ottica (OP) in generale, in combinazione con il software generico analisi di superficie, possono essere utilizzati per scienza dei materiali e attività di progettazione. In questo articolo, una serie di applicazioni di bianco interferometria luce per le indagini di modifiche di superficie in spettrometria di massa, e l'usura dei fenomeni in tribologia e lubrificazione sono dimostrati. Abbiamo caratterizzano i prodotti dell'interazione di semiconduttori e metalli con ioni energetici (sputtering), e irradiazione laser (ablazione), nonché ex situ di usura dei provini tribologiche. In particolare, si discuterà:

1. Aspetti della tradizionale sputtering di ioni a base di spettrometria di massa come i tassi di sputtering / misurazioni rendimenti su Si e Cu e conseguente time-to-profondità di conversione.
2. Risultati della caratterizzazione quantitativa della interazione della radiazione laser a femtosecondi con una superficie del semiconduttore. Questi risultati sono importanti per applicazioni quali spettrometria di massa ablazione, dove le quantità di materiale evaporato può essere studiato e controllato tramite durata di impulso e di energia per impulso. Così, determinando la geometria cratere si può definire risoluzione in profondità e laterale contro condizioni di impostazione sperimentali.
3. Misure di parametri di rugosità superficiale in due dimensioni, e misurazioni quantitative della superficie di usura che si verificano a seguito di prove di attrito e usura.

Alcuni svantaggi legati, artefatti possibili e le valutazioni incertezza della luce biancainterferometria approccio sarà discusso e spiegato.

Introduction

La superficie di materiali solidi determina in larga misura le proprietà di interesse per quei materiali: elettronica, strutturalmente e chimicamente. In molti settori della ricerca, l'aggiunta di materiale (per esempio, deposizione di film sottili da impulsi laser / magnetron sputtering deposizione, fisico / chimiche deposizione di vapore), rimozione di materiale (Reactive Ion Etching, ion sputtering, ablazione laser, ecc), o alcuni altri processi, devono essere caratterizzati. Inoltre, modifica di superficie attraverso l'interazione con impulsi di luce o di particelle cariche energetiche ha numerose applicazioni ed è di interesse fondamentale. Tribologia, l....

Protocol

1. Allineamento Hardware Generale WLI Scan

Per ottenere informazioni quantitative attraverso WLI, le seguenti operazioni possono servire come linea guida. Si presume che l'operatore ha conoscenza di base del funzionamento dell'interferometro. Le linee guida sono comuni a prescindere dallo strumento specifico. Per alcune indagini, il campione sarà piatta. Per altri, il campione può essere curvato.

1. Mettere il campione sul palco con la funzione (ione atomizzate cratere, un fascio ionico / spot ablato, o indossare cicatrice) rivolto verso l'alto. Utilizzare un basso ingrandimento obiettivo e mettere a fuoco lo strumento....

Results

Figura 1 Fotografia di un profilometro semplice usato nel presente studio:. Una torretta obiettivo più si vede nella foto. Due obiettivi sono standard (10x e 50x), e due sono obiettivi Mirau (10x e 50x). Questo microscopio dispone di una funzione intermedia di ingrandimento che consente di graduale moltiplicatori ingrandimento di 0,62, 1,00, 1,25, 2,00 o da selezionare.

Discussion

Esempio 1

WLI non è ampiamente utilizzato per la caratterizzazione della superficie in lavoro tribologiche, ma è in realtà un potente metodo per la misurazione quantitativa di volumi di usura per contatto geometrie molti. WLI produce una rappresentazione completa 3D della superficie che può essere analizzata utilizzando qualsiasi di diversi pacchetti software di visualizzazione. Questi pacchetti permettono vari tipi di misurazioni da effettuare. Per una maggiore risoluzione laterale, le immagin.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Cristallo singolo substrati di Si, GaAs e Cu			per sputtering e ablazione
Leghe di metalli puri			per gli esempi tribologia