Weißlichtinterferometer

Lichtinterferenz ist eine Erscheinung, die auftritt, wenn es einen Unterschied zwischen zwei optischen Abständen (optischen Pfaden) von der Oberfläche eines Objekts zu einem bestimmten Punkt gibt. Ein Weißlichtinterferometer macht sich diese Erscheinung zunutze, um die Oberflächenrauheit eines Objekts zu messen. Bei der Abbildung rechts handelt es sich um eine schematische Darstellung eines Interferometers. Das von der Quelle (z. B. Halbleiterlaser) emittierte Licht wird in einen Referenz- und einen Messstrahl geteilt. Während der Referenzstrahl durch einen halbdurchlässigen Spiegel zum Referenzspiegel gelangt, wird der Messstrahl reflektiert und zur Oberfläche des Messobjekts geleitet. Die beiden Strahlen werden durch den Strahlteiler zu einem CCD-Bildempfänger geleitet und es entsteht ein Interferenzsignal.

Das Weißlichtinterferometer ist so konstruiert, dass die Länge des optischen Pfads vom CCD-Element zum Referenzspiegel und die Länge des optischen Pfads vom CCD-Element zur Oberfläche des Messobjekts grundsätzlich gleich lang sind. Die Rauheit der Oberfläche des Messobjekts führt dann dazu, dass die Länge dieser Pfade im konkreten Fall ungleichmäßig wird, wodurch sich ein Interferenzmuster auf dem CCD-Element ergibt. Aus der Anzahl der Linien im Interferenzmuster kann das System die Peaks und Vertiefungen (d. h. die unterschiedlichen Höhen) auf der Oberfläche des Messobjekts errechnen.

Vorteile	Nachteile
- Ermöglicht Messungen über ein großes Sichtfeld. Ermöglicht Messungen im Sub-Nanometer-Bereich. - Schnelle Messung	- Keine oder eingeschränkte Winkeleigenschaften - Verwendung ist auf bestimmte Objekte beschränkt Mit einem Weißlichtinterferometer kann nur bei guter Reflexion gemessen werden. Daher gibt es eine Vielzahl an Objekten, die sich damit nicht messen lassen. Zudem kann sich die Messung als unmöglich erweisen, wenn es einen erheblichen Unterschied zwischen dem vom Referenzspiegel reflektierten Licht und dem vom zu messenden Bereich reflektierten Licht gibt. (Das Weißlichtinterferometer kommt mit spiegelnden Oberflächen gut zurecht, ist jedoch nicht in der Lage, spitzige bzw. hügelige oder nicht reflektierende Objekte zu messen.) - Erfordert Neigungskorrektur Vor der Messung muss mit Hilfe des goniometrischen Objekttisches eine Neigungskorrektur des Messobjekts durchgeführt werden. Geneigte Messobjekte können zu Interferenzmustern mit zu geringen Abständen führen, was präzise Messungen verhindert. Manche Weißlichtinterferometer sind mit einem Neigungsmechanismus ausgestattet, der den Neigungswinkel des Messobjekts automatisch korrigiert. - Geringe Auflösung beim Messen mit dem XY-Objekttisch Die Auflösung beim Messen mit dem XY-Objekttisch ist gering, was an der niedrigen Anzahl von Datenpunkten bei der Abtastung liegt (ca. 300.000). Manche Weißlichtinterferometer ermöglichen eine Aufwärtsskalierung auf circa 980.000 Datenpunkte. - Empfindlich gegen Vibrationen Angesichts der hohen Vibrationsempfindlichkeit des Systems sind die möglichen Installationsorte eingeschränkt. Die Installation muss auf Tischen mit Vibrationsdämpfung erfolgen.

Vorteile

Nachteile

- Ermöglicht Messungen über ein großes Sichtfeld.
Ermöglicht Messungen im Sub-Nanometer-Bereich.
- Schnelle Messung

- Keine oder eingeschränkte Winkeleigenschaften
- Verwendung ist auf bestimmte Objekte beschränkt
Mit einem Weißlichtinterferometer kann nur bei guter Reflexion gemessen werden. Daher gibt es eine Vielzahl an Objekten, die sich damit nicht messen lassen.
Zudem kann sich die Messung als unmöglich erweisen, wenn es einen erheblichen Unterschied zwischen dem vom Referenzspiegel reflektierten Licht und dem vom zu messenden Bereich reflektierten Licht gibt. (Das Weißlichtinterferometer kommt mit spiegelnden Oberflächen gut zurecht, ist jedoch nicht in der Lage, spitzige bzw. hügelige oder nicht reflektierende Objekte zu messen.)
- Erfordert Neigungskorrektur
Vor der Messung muss mit Hilfe des goniometrischen Objekttisches eine Neigungskorrektur des Messobjekts durchgeführt werden. Geneigte Messobjekte können zu Interferenzmustern mit zu geringen Abständen führen, was präzise Messungen verhindert. Manche Weißlichtinterferometer sind mit einem Neigungsmechanismus ausgestattet, der den Neigungswinkel des Messobjekts automatisch korrigiert.
- Geringe Auflösung beim Messen mit dem XY-Objekttisch
Die Auflösung beim Messen mit dem XY-Objekttisch ist gering, was an der niedrigen Anzahl von Datenpunkten bei der Abtastung liegt (ca. 300.000). Manche Weißlichtinterferometer ermöglichen eine Aufwärtsskalierung auf circa 980.000 Datenpunkte.
- Empfindlich gegen Vibrationen
Angesichts der hohen Vibrationsempfindlichkeit des Systems sind die möglichen Installationsorte eingeschränkt. Die Installation muss auf Tischen mit Vibrationsdämpfung erfolgen.