La profilométrie confocale gagne en robustesse

Le 18/12/2006 à 0:00  

Suivant l’objectif que l’on choisit, le microscope PLµ2300 de Sensofar se transforme en interféromètre ou en profilomètre confocal, avec une particularité inédite : la tête confocale n’embarque aucune pièce mobile.
Le microscope PLµ2300 de Sensofar, présenté par ScienTec lors du dernier salon Micronora à Besançon, a tout l’air d’un modèle “classique”, avec sa tourelle d’objectifs et sa platine de déplacement. Mais les apparences sont trompeuses… Première particularité de ce modèle, l’association, sur le même appareil, d’un interféromètre et d’un profilomètre confocal*. Pour passer de l’un à l’autre, il n’y a qu’à changer l’objectif en faisant pivoter la tourelle. Comme les deux méthodes offrent des champs d’applications complémentaires, leur association permet de caractériser tous types de pièces : celles dont les surfaces sont planes ou peu rugueuses (par interférométrie) et celles dont les surfaces sont rugueuses ou présentent des pentes locales importantes (par profilométrie confocale).
Suivant l’objectif que l’on choisit, on n’obtient pas non plus le même résultat. Avec la tête interférométrique, la mesure est relativement sensible à l’environnement (aux vibrations, notamment), mais elle offre une résolution verticale très élevée. Avec la microscopie confocale, c’est tout le contraire. La mesure est relativement robuste, mais elle ne permet pas d’atteindre de hautes résolutions…

L’autre particularité de l’appareil se situe dans la tête de mesure confocale. Contrairement aux capteurs traditionnels, basés sur un système de balayage à miroir mobile, le capteur confocal du PLµ2300 comporte, dans le chemin optique, une série de diaphragmes plus ou moins ouverts en fonction du besoin. Conséquence, il n’y a plus de pièce mobile. « Grâce à cette particularité, l’appareil gagne en robustesse et en rapidité de mesure, indique Didier Pellerin, directeur général de ScienTec. Par rapport aux autres instruments de ce type, la vitesse d’acquisition augmente d’un facteur 2 à 3 ». Les autres caractéristiques sont plus classiques. La tête de mesure peut être utilisée sur le microscope ou montée sur un bras de robot (pour réaliser des mesures dans différentes positions ou contrôler des pièces de grandes dimensions). Il est aussi possible d’accroître le champ de mesure grâce à une fonction de “stitching” (qui permet de “recoller” les images acquises en déplaçant l’échantillon).
Enfin, le modèle PLµ2300 se distingue par sa souplesse d’emploi. Il est ainsi possible de monter jusqu’à 6 objectifs afin d’obtenir différents grossissements dans les deux modes (confocal ou interférométrique).
L’appareil est destiné à un large domaine d’applications (microélectronique, optique, tribologie, métallurgie, automobile, biotechnologies, etc.) aussi bien dans l’industrie qu’en laboratoire. Son prix varie de 120 à 130 k€.  

D’autres caractéristiques
• Résolution verticale : 10 nm (en confocal) ou <1 nm (en interférométrie)
• Champ de mesure (X, Y) : 2,5 x 1,9 mm (en confocal) ou 5 x 3,8 mm (en interférométrie)
• Mesures de pentes locales jusqu’à 71°
• Éclairage par Led (480 nm)
• Dimensions de la tête de mesure : 210 x 340 x 190 mm
• Masse : < 5 kg  

*La microscopie confocale est basée sur un principe coaxial. L’objet est balayé point par point par un faisceau laser, et la lumière réfléchie par chaque point est renvoyée vers le détecteur suivant le même trajet optique. Le principe classique du capteur confocal est basé sur le déplacement du point focal de l’objectif à différents niveaux de profondeur de l’objet. Ceci permet d’obtenir une série de “coupes optiques” de l’objet, et donc une représentation tridimensionnelle. Dans certains cas (microscopie confocale par codage chromatique), c’est l’analyse de la longueur d’onde du faisceau réfléchi par l’objet qui permet de déduire la hauteur du point mesuré.

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