Nano-Messung in der dritten Dimension
PTB entwickelt Mikro- und Nano-Koordinatenmessgerät für dreidimensionale Objekte
Vielfach werden solch kleine Dimensionen erst begreifbar, wenn sie auf Alltagsgrößen übertragen werden: Angenommen, jemand würde ein Stück Würfelzucker auf einem Gebiet von 25 Quadratkilometern verlieren - das neue Mikro- und Nano-Koordinatenmessgerät würde es nicht nur finden, sondern auch seine genaue Lage und Form bestimmen. Dies gilt nicht nur auf ebenen Flächen, sondern auch für dreidimensionale Landschaftsformen, wenn das Zuckerstück beispielsweise an einer Steilwand kleben würde.
Da immer mehr Bauteile mit Strukturen im Mikro- und Nanometerbereich industriell zum Einsatz kommen, wird die dimensionelle Messtechnik an solchen Strukturen immer wichtiger. Um den wachsenden Anforderungen an 3D-Messungen von Mikro- und Nanostrukturen gerecht zu werden, wurden in der PTB neu entwickelte 3D-Messtaster in ein metrologisches Rastersondenmikroskop eingebaut, das auf einem kommerziellen Nano-Positioniersystem mit integrierten Laser-Wegmesssensoren der SIOS Messtechnik GmbH basiert. Neue Funktionalitäten durch Messtaster und Software erweitern das Rastersondenmikroskop zu einem metrologischen Mikro- und Nano-Koordinatenmessgerät (KMG), mit dem auch normgerechte 3D-Messungen an Mikro- und Nanostrukturen möglich sind.
In internationalen Ringvergleichen an Stufenhöhen-Normalen und Gitterstrukturen hat sich gezeigt, dass das Messsystem weltweit zu einem der präzisesten Geräte seiner Art gehört. Bei Stufenhöhen sind Messunsicherheiten im Sub-Nanometerbereich und bei Messungen des mittleren Strukturabstands an ausgedehnten Gitternormalen sogar im Bereich von 10 Pikometern erreicht und im Vergleich mit optischen Beugungsmessverfahren bestätigt worden.
Das neue Messgerät steht für dimensionelle Präzisionsmessungen mit nm-Auflösung an 3D-Mikro- und Nanostrukturen wie Mikrozahnrädern, Mikrokugeln, Härte-Eindringkörpern und Nanogitter-Normalen sowie für Maßvergleiche und als Plattform für Forschungs- und Entwicklungsaufgaben zur Verfügung. Es stellt ein wichtiges Bindeglied zwischen der Nano-, Mikro- und Makrokoordinatenmesstechnik dar.
Ansprechpartner
Dr. Gaoliang Dai, PTB-Arbeitsgruppe 5.25 "Rastersondenmetrologie",
Tel.: (0531) 592-5127,
E-Mail: gaoliang.dai@ptb.de