9 точек проверки для безоговорочного доверия вашему лазерному микроскопу

Достоверны ли результаты измерений, выполняемых с помощью вашего лазерного конфокального микроскопа? Самостоятельная проверка методом контроля измерений по 9 точкам

Сканирующая лазерная конфокальная микроскопия (SLCM) стала признанным инструментом контроля как в исследовательских лабораториях, так и на производственных линиях. В рамках SLCM используется лазерный источник света с длиной волны 405 нм и выполняется объединение высокоточных данных, полученных по горизонтальным (XY ~200 нм) и вертикальной (Z ~10 нм) осям, для формирования трехмерного (3D) изображения за считанные секунды. Шкала измерений, используемая в SLCM, перекликается с таковой, используемой в оптической микроскопии (OLM), сканирующей электронной микроскопии (SEM) и атомно-силовой микроскопии (AFM). Кроме того, этот метод микроскопии требует минимальной подготовки образца, а микроскопы могут быть настроены для исследования образцов самых разнообразных форм и размеров, в том числе крупных образцов. Для метода SLCM не нужны расходные материалы, а система требует минимального технического обслуживания.С учетом всех этих преимуществ метод SLCM можно назвать высокоэффективным инструментом контроля.В таблице ниже приведены общие различия между четырьмя методами микроскопии.

Являясь методом измерений с высокой разрешающей способностью, SLCM обеспечивает высокую точность и воспроизводимость результатов во всем поле зрения. Один из способов подтверждения точности и воспроизводимости результатов, предоставляемых вашей системой — регулярно получать сертификат калибровки (как правило, это делается раз в год). Обычно для этого необходимо приглашать сервисного инженера, имеющего сертификат A2LA, который выполнит проверку прибора по калибровочным стандартам NIST. Однако вы можете самостоятельно проверять состояние вашей системы каждую неделю или месяц с помощью простого контроля измерений по 9 точкам (Рис. 1).

Рис. 1: Измерение параметра в 9 точках заданного поля зрения для подтверждения достоверности измерений Синими точками обозначены положения для выполнения измерений.

Этот метод предельно прост. Для начала необходимо выбрать характерный параметр или образец с известными характеристиками. Измерьте параметр в 9 разных точках поля зрения, показанных на Рис. 1. Запишите полученные данные и повторите измерения в тех же самых точках. Если сферическое искажение в системе должным образом откалибровано на всем поле зрения, данные измерений должны быть единообразными с минимальными различиями.

Давайте рассмотрим пример с использованием сканирующего лазерного конфокального микроскопа LEXT^™ OLS5000. Мы взяли стальную пластину с вмятиной на поверхности (Рис. 2а), но рекомендуем по возможности использовать стандартный калибровочный образец. Мы измерили глубину вмятины в самой ее глубокой точке (Рис. 2b). Затем мы переместили вмятину в 9 разных положений в рамках поля зрения микроскопа и повторно выполнили измерение в каждом из них. Средний показатель глубины составил 6,976 мкм, а разница между минимальным и максимальным значениями — 0,267 мкм. Стандартное отклонение составило 9,6 %, обозначая, что система предоставляет точные и воспроизводимые результаты.

(a)

(b)

Чтобы продемонстрировать важность использования высококачественной оптики, мы заменили объектив 50X LEXT, предназначенный специально для проведения измерений, который входит в комплектацию микроскопа OLS5000, на стандартный объектив другого бренда (не Olympus). Диапазон расхождения результатов измерений составил от 0,267 мкм до 0,911 мкм, а показатель стандартного отклонения вырос до 34,7 %! Такие значительные расхождения в результатах измерений одного и того же показателя демонстрируют, что стандартный объектив не позволяет получать достоверные данные. Такие результаты неприемлемы для большинства метрологических лабораторий и подтверждают важность проведения описанного выше быстрого теста для проверки рабочих характеристик вашей системы.

(a)

(b)

Для решения метрологических задач в рамках исследований и производства точность и воспроизводимость результатов измерений имеют критическую важность. Вполне разумно проводить профессиональную валидацию вашей системы раз в год, но делать это еженедельно или ежемесячно крайне непрактично. К счастью, описанный здесь метод измерения по 9 точкам является быстрым и простым способом удостовериться в том, что ваша система по прежнему предоставляет надежные данные. Может быть полезно внедрить этот метод в стандартный процесс самостоятельной верификации системы для профилактики значительных расхождений в получаемых данных. Кроме того, этот метод проверки также демонстрирует важность использования с вашим лазерным конфокальным сканирующим микроскопом объективов максимально высокого качества.

См. также

Баллистическая экспертиза: лазерный конфокальный сканирующий микроскоп для идентификации отметок от оружейного затвора

Технический документ: Основные принципы лазерных сканирующих микроскопов

Измерение высоты микроскопических выступов на интегральной схеме