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Taktile Antastverfahren

Arbeitsgruppe 5.11

Forschung/Entwicklung

Innovative Tastsensoren

  • Piezoresistive Si-Mikrotaster für schnelle Rauheitsmessungen in Düsen und Bohrungen mit Durchmessern kleiner 100 µm (Profilscanner für Strukturen mit großem Aspektverhältnis) [1]. Opens external link in new windowEMPIR-Projekt Micro probes
  • Mikro-Elektro-Mechanische-Systeme (MEMS) mit denen kleine Auslenkungen und Kräfte im Nanobereich gemessen werden können [2]. Anwendungsbereiche: schnelle Oberflächenmessung [3], oberflächennahe Messung von E-Modul und Härte [4] und Kalibrierung der Steifigkeit von AFM-Cantilevern [5]
  • Rückgeführtes, linear luftgelagertes Tastsystem (Lupo), das Antastkräfte im Bereich von 50 µN bis 700 µN erlaubt (taktiles Referenzmessgerät HRTS [6]).
    Bei weichen Materialien ist für die Bestimmung von geometrischen Größen mittels taktiler Verfahren ein besonderes Augenmerk auf die Tastspitzenform und die Tastkräfte in Verbindung mit den Materialeigenschaften zu richten [7], [8].

 

Referenznormale zur Kalibrierung der Antastkraft, des Spitzenradius und der z-Messachse

  • Si-Mäander-Referenzfedersensoren [9], [10] zur Kalibrierung der Antastkraft von Koordinatenmessgeräten, Nanoindentern und AFM
  • MEMS-Doppelfedersensoren zur Kalibrierung der Antastkraft und Auslenkung von Tastschnittgeräten, Nanoindentern und AFM [11]
  • Tastspitzenprüfnormal für die Kalibrierung des Radius und der 2D-Form von Diamanttastspitzen konventioneller Tastschnittgeräte und von speziellen Silizium-Tastspitzen ( Initiates file downloadFlyer_Tastspitzenprüfnormal_PTB_2017) [12]


 

Nanoindentationstechnik mit MEMS-Sensoren

  • Entwicklung von MEMS-Aktoren mit kapazitiver Wegmessung [4]
  • Entwicklung eines Picoindenters für nanoelektromechanische Messung von Nanomaterialien im Rahmen des EMPIR Projektes NanoWires „High throughput metrology for nanowire energy harvesting devices“ (Opens external link in new windowhttps://www.ptb.de/empir2020/nanowires/home/)

 

 

 

Opens internal link in current windowLiteraturverweise [1] - [16]

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Dienstleistungen

Die Arbeitsgruppe kalibriert:

•    Radiennormale mit R ≤ 20 µm
•    Antastkraftnormale für Tastschnittgeräte
•    Kraft-Weg-Normale für Martenshärtemessgeräte und Nanoindenter
•    Cantilever und Referenz-Cantilever für Rasterkraftmikroskope
•    Mikro- und Nanokraftsensoren

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Informationen

Geräte und Aufbauten

Referenz-Tastschnittgerät (HRTS)

 

 

 

Kurzbezeichnung

 

Prinzip

 

 

 

 

 

Erweiterte Mess­unsicherheit (k = 2)

 

Messbereich

HRTS

 

luftgeführter Taster mit variabler Antastkraft (100 µN – 700 µN) und inter­fero­metrischer Auslenkungs­messung

 

6 nm (2D)

33 nm (3D)

35 nm (Radius)

50 x 50 mm² x
450 µm

Profilscanner

 

Kurzbezeichnung

 

Prinzip

 

 

 

 

 

Erweiterte Mess­unsicherheit
(k = 2)

 

Messbereich

Profilscanner

 

Piezoresisitiver Si-Mikrotaster mit geregelter Antastkraft (Fmin = 1 µN) und interferometrischer Positionsmessung

 

10 nm (3D)

 

 

800 x 800 x 250 µm³

Mikrokraftmesseinrichtung



Kurzbezeichnung

 

Prinzip

 

 

 

Erweiterte Mess­unsicherheit
(k = 2)

Messbereich

MKME

 

Steifigkeitsmesseinrichtung mit Kompensationswaage und Nanopositionierer

 

4 % (Steifigkeit)

3,5 % (Auslenkung)

3 % (Kraft)

Maximum: 500 mN, 90 µm

Minimum: 50 nN, 50 nm

Nanoindenter Hysitron TI950


Kurzbezeichnung

 

Prinzip

 

 

Erweiterte Mess­unsicherheit
(k = 2)

 

Messbereich

TI950

 

Instrumentierte Eindringprüfung

 
 

2 % (Kraft)

2 % (Eindringtiefe)

2 % (Steifigkeit)

F: 1 µN…10 mN

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