Jsou vaše měření laserovým konfokálním mikroskopem důvěryhodná? Ověřte si to sami pomocí 9bodového testu měření.
Laserová skenovací konfokální mikroskopie (SLCM) se stala populárním kontrolním nástrojem ve výzkumných laboratořích i na výrobních linkách. SLCM vybavený laserovým světelným zdrojem s vlnovou délkou 405 nm kombinuje horizontální (směry XY cca 200 nm) a vertikální (směr Z cca 10 nm) informace s vysokým rozlišením a během několika sekund z nich vytvoří trojrozměrný (3D) obraz. Měřicí rozsah SLCM se překrývá s rozsahem pro optickou světelnou mikroskopii (OLM), skenovací elektronovou mikroskopii (SEM) a mikroskopii atomárních sil (AFM). Kromě toho má minimální požadavky na přípravu vzorků a dokáže pojmout vzorky se širokou škálou tvarů, včetně velkých velikostí. SLCM nevyžaduje žádný spotřební materiál, pouze minimální systémovou údržbu.Všechny tyto výhody činí z SLCM užitečný kontrolní nástroj.Níže uvedená tabulka shrnuje rozdíl mezi dříve uvedenými čtyřmi technikami mikroskopování.
Porovnání laserové skenovací konfokální (SLCM), skenovací elektronové (SEM), optické mikroskopie (AFM) a mikroskopie atomárních sil (OLM)
| SLCM | SEM | AFM | OLM | |
|---|---|---|---|---|
| Příprava vzorku | Ne | Ano | Ano | Ne |
| 3D snímek | Ano | Ne | Ano | Ne |
| Spotřební materiál | Ne | Ne | Ano | Ne |
| Rozlišení XY | cca 100 nm | 10 nm | 0,1 nm | cca 300 nm |
| Rozlišení Z | cca 10 nm | Není k dispozici | 0,1 nm | Není k dispozici |
| Vakuum | Ne | Ano | Ne | Ne |
| Rychlost snímkování | Rychlé | Rychlé | Pomalé | Rychlé |
SLCM je metrologická technika s vysokým rozlišením, která disponuje vysokou přesností a opakovatelností v celém zorném poli. Jedním ze způsobů, jak potvrdit přesnost a opakovatelnost systému, je pravidelné obdržení kalibračního certifikátu, obvykle jednou ročně. Tento proces standardně vyžaduje, abyste si objednali servisního technika s certifikací A2LA, který přístroj otestuje pomocí kalibrační normy schválené laboratoří NIST. Existuje však i snadný způsob, jak můžete stav svého systému ověřit každý týden nebo měsíc – jednoduchý 9bodový test měření (obrázek 1).
Obrázek 1: K zajištění spolehlivosti měření vám pomůže změření určitého prvku v 9 bodech zorného pole. Polohu každého z měření indikují modré tečky.
Postup je jednoduchý. Nejprve vyberte snadno rozpoznatelný prvek nebo známý vzorek. Změřte prvek v 9 různých místech v zorném poli, jak bylo provedeno na obrázku 1. Zaznamenejte data a měření proveďte ještě jednou přesně v těch stejných místech. Pokud je sférické zkreslení systému dobře kalibrováno v celém zorném poli, měla by všechna data zůstat konzistentní pouze s malými odchylkami.
Dále je uveden příklad testu provedeného pomocí laserového skenovacího konfokálního mikroskopu LEXT™ OLS5000. My jsme v tomto případě použili ocelovou destičku s prohlubní (obrázek 2a). Pokud je to však možné, doporučujeme, abyste používali standardní kalibrační vzorek. Změřili jsme hodnotu nejhlubšího místa prohlubně (obrázek 2b). Poté jsme prohlubeň přesunuli na 9 různých míst v zorném poli mikroskopu a v každém jsme provedli stejné měření. Průměrná hloubka odpovídala hodnotě 6,976 µm a rozdíl mezi minimální a maximální hloubkou byl 0,267 µm. Směrodatná odchylka byla 9,6 %, což znamená, že systém poskytoval přesná, opakovatelná měření.
 (a) |  (b) |
Obrázek 2: (a) Prohlubeň na ocelovém vzorku a (b) graf zobrazující měření mezi nejvyšším bodem na okraji a nejhlubším bodem prohlubně.
Abychom demonstrovali důležitost použití správné optiky, vyměnili jsme objektiv 50X LEXT určený k měření, který je dodáván s mikroskopem OLS5000, za objektiv k obecnému použití, který nevyrobila společnost Olympus. Rozptyl měření poskočil z 0,267 µm na 0,911 µm a směrodatná odchylka se zvýšila až na 34,7 %! Taková významná odchylka ve výsledcích měření stejného prvku indikuje, že objektiv k obecnému použití poskytl nespolehlivá data. Takové výsledky by byly pro většinu metrologických laboratoří nepřijatelné a prokazují důležitost tohoto rychlého testu, který pomůže zajistit výkon vašeho systému.
 (a) |  (b) |
Obrázek 3: Výšková data (a) získaná pomocí objektivu určeného k měření Olympus LEXT a (b) objektivu k obecnému použití, který nevyrobila společnost Olympus
V metrologických aplikacích pro výzkum a výrobu jsou přesnost měření a opakovatelnost kritickými parametry. I když je rozumné nechat systém jednou ročně profesionálně prověřit, není to praktické provádět každý týden nebo měsíc. Naštěstí existuje výše uvedená technika 9bodového měření, která představuje rychlý a snadný způsob, jak potvrdit, že váš systém stále poskytuje konzistentní informace. Zahrnout tento test do standardního postupu vlastního ověření systému je užitečné k zabránění významným odchylkám v datech. Tento test dále demonstruje důležitost výběru objektivů co nejvyšší kvality pro použití s laserovým skenovacím konfokálním mikroskopem.
Související obsah
Bílá kniha: Základní principy laserových skenovacích mikroskopů
Měření výšky mikroskopických výčnělků na integrovaném obvodu
