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Wie das PureFocus850 die industrielle Mikroskopie verbessert

17.02.25

Die industrielle Mikroskopie erfordert ein Höchstmaß an Präzision, Geschwindigkeit und Anpassungsfähigkeit, um die Herausforderungen moderner Arbeitsabläufe zu bewältigen. Von der Qualitätskontrolle bis hin zur Analyse von Proben ist eine konsistente Fokussierung das Wichtigste, was über die Ergebnisse der Bildgebung entscheiden kann (oder auch nicht).  

In diesem Blog werden wir die Vorteile des PureFocus850 Laser-Autofokus-Systems für die industrielle Mikroskopie untersuchen. Dies ist der dritte Teil unserer Blogserie, in der wir die Möglichkeiten des PureFocus850 erkunden, unseres hochgradig anpassungsfähigen Hardware-Autofokus, der einen 850-nm-Laser verwendet, um den Fokus auf einer Vielzahl von Mikroskopieproben zu halten.

Als Nächstes werden wir sehen, wie die Funktionen des PureFocus850 die Herausforderungen meistern, mit denen die Industrie täglich konfrontiert ist. 

Auflichttechniken in der industriellen Mikroskopie 

Bei der Auflichtmikroskopie wird Licht auf eine Probe projiziert. Anschließend wird das reflektierte Signal zur Erzeugung eines Bildes verwendet. In der industriellen Mikroskopie werden die Bilder in der Regel digital mit einer Mikroskopkamera oder konventionell durch Inspektion der Probe durch den Mikroskopiker analysiert. Das PureFocus850 kann dazu beitragen, viele verschiedene Auflichttechniken zu verbessern und zu rationalisieren, indem es die Zeit für das Scannen von Proben um bis zu 95 % reduziert oder den Fokus bei hohen Vergrößerungen während manueller Inspektionen aufrechterhält. 

Reflektierte Hellfeld-Bildgebung 

Hellfeld ist die einfachste Form der Auflichtmikroskopie. Die Probe wird mit weißem Licht von oben beleuchtet, und die Reflexion zeigt Details der Oberfläche. Diese Methode wird in der Industrie häufig verwendet, um Materialien wie PCBs oder Metallkomponenten zu untersuchen. 

Objektive mit unterschiedlichen Vergrößerungen und numerischen Aperturen werden verwendet, um je nach Anwendung Bilder mit höherer Auflösung oder größeren Sichtfeldern zu erzeugen. Dadurch ändert sich die Intensität sowohl des weißen Lichts, das die Probe beleuchtet, als auch des Lasers des PureFocus850. Der PureFocus850 vereinfacht die Arbeitsabläufe, indem es dem Benutzer ermöglicht, Autofokus-Parameter für verschiedene Objektive zu speichern. Dies bedeutet: 

  • Weniger zeitaufwändige und fehleranfällige manuelle Einstellungen 

  • Schnelle Übergänge zwischen hohen und niedrigen Vergrößerungen 

  • Effizientere Stapelverarbeitung.

Insgesamt trägt dies dazu bei, Ausfallzeiten zu reduzieren und die Leistung von industriellen Prozessen zu erhöhen, die Aufgaben wie Fehleranalyse oder Fehlerprüfung durchführen. 

LCD-Bildschirme bestehen aus mehreren Schichten, von denen jede Fehler enthalten kann. Jede Schicht kann auch stark oder schwach reflektierend sein. Dies kann zu mehreren reflektierenden Schichten innerhalb der Probe führen, von denen jede vom PureFocus850 erfasst werden kann. Um eine gleichbleibende Schärfe zu gewährleisten, bietet das PureFocus850 drei Möglichkeiten, mit diesem Problem umzugehen: 

  • Grenzflächenerkennung, die es dem Purefocus850 ermöglicht, die richtige Schnittstelle in der Probe anhand der Morphologie des erkannten Signals zu erkennen. 

  • Grenzflächenkorrektur, bei der das PureFocus850 eine definierte Routine durchläuft, um die richtige Stelle zu finden, bevor der Fokus fixiert wird. 

  • Der PureFocus-Sensorbereich kann so eingestellt werden, dass unerwünschte Reflexionen von unerwünschten Oberflächen ausgeschlossen werden.

Reflektierte Dunkelfeld-Bildgebung 

Die Dunkelfeldmikroskopie ist für die Erkennung von Oberflächenfehlern, wie z. B. Kratzern, unerlässlich. Diese können identifiziert werden, indem die Probe mit speziellen Objektiven aus extremen Winkeln beleuchtet wird. Licht, das direkt von der Oberfläche der Probe reflektiert wird, wird vom Objektiv nicht erfasst, während Kratzer und andere Oberflächenmerkmale das Licht zurück in den Strahlengang des Mikroskops streuen können und Fehler  vor einem dunklen Hintergrund zeigen. Merkmale, die bei der reflektierten Hellfeld-Beleuchtung nicht leicht aufzulösen sind, können bei der Dunkelfeld-Beleuchtung deutlich sichtbar werden.  

Diese Technik ist in Branchen wertvoll, in denen das frühzeitige Erkennen von Oberflächenfehlern kostspielige Ausfälle verhindern kann. Vor diesem Hintergrund sorgt der Linienmodus des PureFocus850 für eine konsistente Fokussierung über unebene Oberflächen hinweg und damit für eine zuverlässige Bildgebung während des gesamten Prüfprozesses. Durch die Verwendung des über das gesamte Sichtfeld erfassten Signals zur Bestimmung des Fokus können lokalisierte topografische Veränderungen bei der Bestimmung des optimalen Fokus gemittelt werden.  

Oberflächendefekte sind bei der Inspektion von Halbleiterwafern keine Seltenheit. Solche Proben sind in der Regel äußerst wertvoll, und Bedienerfehler können erhebliche Kosten verursachen. Der PureFocus850 kann dazu beitragen, eine Beschädigung der Probe zu verhindern, indem es das Objektiv in einem festen Abstand zur Probe hält. Außerdem verfügt es über eine dynamische Softwarebegrenzungsfunktion, bei der sich das Objektiv unabhängig von dem von der Probe erfassten Signal nur um eine bestimmte Strecke in jede Richtung relativ zu der Position bewegt, in der es zuerst aktiviert wurde. 

Fluoreszenz in industriellen Anwendungen

Die Fluoreszenzmikroskopie wird zwar eher mit den Biowissenschaften in Verbindung gebracht, es gibt aber auch industrielle Anwendungsfälle. Zum Beispiel können organische Materialien wie Haut oder Haare fluoreszieren. Mit dem PureFocus850 können Qualitätskontrollteams schnell auf Verunreinigungen reagieren, wie z. B. bei der Herstellung von Mikroprozessor-Wafern. Das PureFocus850 ist so konzipiert, dass Anregungs- und Emissionswellenlängen, die üblicherweise in der Fluoreszenzbildgebung verwendet werden, vom nahen UV bis hin zu 800 nm, mit minimalem Signalverlust durchgelassen werden.  

Fortgeschrittene Bildgebungsverfahren in der Industrie

Das PureFocus850 kann auch bei spezielleren industriellen Bildgebungsanwendungen eingesetzt.

Polarisationsmikroskopie

Bei der Polarisation wird das Licht so gefiltert, dass nur bestimmte Richtungen durch die Probe gelangen. Diese Technik wird häufig zur Untersuchung von Materialien wie Graphen, Bergbauproben oder Arzneimittelwirkstoffen eingesetzt. Graphen zum Beispiel lässt sich mit zirkular polarisiertem Licht leicht betrachten, während es mit einem herkömmlichen Mikroskop mit einfacher Hellfeld-Aufnahme fast unmöglich ist. Sofern der Laser des PureFocus850 nicht durch einen Polarisator blockiert wird, kann er für diese Art von Proben verwendet werden.  

Geologische Proben bestehen oft aus gemischten Materialien, und polarisiertes Licht wird verwendet, um die relative Zusammensetzung verschiedener kristalliner Strukturen zu quantifizieren. Gemischte Materialien bringen natürlich ein unterschiedliches Reflexionsvermögen mit sich, dass die Suche nach einem einheitlichen Fokus zu einer Herausforderung macht. Wenn eine Verbindung stark reflektierend ist, kann sie den Sensor des PureFocus850 übersättigen, oder wenn sie schwach reflektierend ist, liefert sie möglicherweise kein ausreichendes Signal für das PureFocus850, um die beste Fokusposition zu bestimmen.  

Die dynamische Laserleistungsanpassung des PureFocus850 trägt diesem schwankenden Reflexionsvermögen vieler Probenarten Rechnung, indem sie die Intensität des erkannten Signals innerhalb eines vorgegebenen Rahmens hält. Dies trägt dazu bei, dass die Scans unabhängig von Materialschwankungen präzise bleiben, was die Effizienz der Bildgebung verbessert und die Probe und das Mikroskop vor unerwünschten Z-Bewegungen schützt. 

Differentieller Interferenzkontrast (DIC) 

Die DIC-Methode schließlich kombiniert Polarisation und Phasenkontrast, um Unterschiede in den Proben hervorzuheben. Diese Methode ist für die Abbildung unebener Oberflächen oder archäologischer Artefakte besonders nützlich. 

Ähnlich wie bei der Dunkelfeld-Bildgebung bildet der Zeilenmodus des PureFocus850 einen Mittelwert des Fokus über das gesamte Sichtfeld und verhindert so, dass lokale topografische Effekte, wie sie bei der DIC-Bildgebung auftreten, die Fokusqualität beeinträchtigen. Dies wiederum trägt zur Stabilisierung der Bildgebung bei Proben mit unterschiedlichen Höhen bei und spart dem Anwender Zeit und Mühe und verhindert Ungenauigkeiten. 

Verwendung des PureFocus850 für die industrielle Mikroskopie

Das Design des PureFocus850, das direkt auf die praktischen Herausforderungen der industriellen Mikroskopie eingeht, bietet mehrere wichtige Vorteile: 

  1. Proben mit unebenen Oberflächen oder ungleichmäßigem Reflexionsvermögen, wie z. B. Halbleiter oder in Harz montierte Komponenten, können Autofokussysteme stören. Stattdessen passt sich der PureFocus850 in Echtzeit an, um den Fokus stabil zu halten und Fehler zu reduzieren. 

  2. Bei der Arbeit mit mehreren reflektierenden Schichten erkennt die PureFocus850-Grenzflächenerkennung, welche Oberfläche anvisiert werden muss. Anschließend korrigiert sie die Fokuslage automatisch. Dadurch entfallen zeitaufwändige Neukalibrierungen und die Bildgebung wird effizienter. 

  3. Die PureFocus850-Fokusmodi eignen sich für unterschiedliche Anwendungen 

  • Der Spot-Modus fokussiert auf einen einzigen Punkt, ideal für biologische Proben  
  • Im Linienmodus wird der Fokus über das gesamte Sichtfeld gemittelt, was die Fokusstabilität bei industriellen Proben mit unebenen Oberflächen gewährleistet.

Dies macht das Laser Autofokus-System für viele verschiedene Arten von Proben, Bildgebungsmodalitäten und Benutzerumgebungen gleichermaßen effektiv. 

Praktische Anwendungen in der Industrie 

Viele verschiedene Branchen haben den Hardware Autofokus PureFocus850 bereits eingesetzt, um ihre Mikroskopie-Workflows zu verbessern. Wie wir gesehen haben, steht die industrielle Mikroskopie vor einigen Herausforderungen, darunter: 

  • Arbeiten mit unebenen Oberflächen und Verunreinigungen/Imperfektionen 

  • Konsistente Fokussierung über verschiedene Oberflächen hinweg 

  • Garantiert eine schnellere und zuverlässigere Stapelverarbeitung 

Der PureFocus850 passt sich automatisch an die Herausforderungen dieser Techniken an. Für den Anwender bedeutet dies eine konsistente, klare und genaue Fokussierung unter vielen anspruchsvollen industriellen Bedingungen. Einer unserer Kunden nutzte das PureFocus850 beispielsweise, um die Inspektionszeiten zu reduzieren von sieben Stunden auf nur 30 Minuten – eine enorme Verbesserung des Durchsatzes um 95 %.

In einer anderen Fallstudie benötigte das Nanofabrikationslabor der Chalmers University eine Autofokuslösung zur Unterstützung ihrer Experimente. Zu den wichtigsten Herausforderungen gehörte die Durchführung einer Mischung aus Hellfeld- und Dunkelfeldmikroskopie, während die vorhandenen Mikroskope ein nachrüstbares System benötigten, um im Vergleich zu einer Neuanschaffung Kosten zu sparen. 

Sind Sie am Prior PureFocus850 für Ihre industrielle Anwendung interessiert? 

Der PureFocus850 ist eine praktische Lösung für viele Herausforderungen der industriellen Mikroskopie. Von der Herstellung von Halbleitern bis hin zu geologischen Proben – sein präziser Fokus, seine optimierten Arbeitsabläufe und seine zuverlässigen Bildgebungsergebnisse helfen verschiedenen Teams, effizient zu bleiben.

Wenn Sie Ihre bestehenden Systeme aufrüsten möchten, bietet der PureFocus850 eine kostengünstige und leistungsstarke Lösung. Kontaktieren Sie uns noch heute unter +493641 242010 und erfahren Sie mehr. 

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