प्रोफाइलोमीटर

प्रोफिलोमीटर एक मापने वाला उपकरण है जिसका उपयोग सतह के खुरदरेपन को मापने के लिए सतह की रूपरेखा को मापने के लिए किया जाता है। चरण, वक्रता, समतलता जैसे महत्वपूर्ण आयामों की गणना सतह स्थलाकृति से की जाती है।

जबकि प्रोफिलोमीटर की ऐतिहासिक धारणा ग्रामोफ़ोन  के समान एक उपकरण थी जो सतह को मापती है क्योंकि सतह संपर्क प्रोफिलोमीटर के  लेखनी  के सापेक्ष चलती है, यह धारणा कई गैर-संपर्क प्रोफिलोमेट्री तकनीकों के उद्भव के साथ बदल रही है।

गैर-स्कैनिंग प्रौद्योगिकियाँ एकल कैमरा अधिग्रहण के भीतर सतह स्थलाकृति को मापने में सक्षम हैं, XYZ स्कैनिंग की अब आवश्यकता नहीं है। परिणामस्वरूप, स्थलाकृति के गतिशील परिवर्तनों को वास्तविक समय में मापा जाता है। समकालीन प्रोफिलोमीटर न केवल स्थैतिक स्थलाकृति को माप रहे हैं, बल्कि अब गतिशील स्थलाकृति को भी माप रहे हैं - ऐसी प्रणालियों को समय-समाधान प्रोफिलोमीटर के रूप में वर्णित किया गया है।

प्रकार
ऑप्टिकल तरीके इसमें डिजिटल होलोग्राफिक माइक्रोस्कोपी, वर्टिकल स्कैनिंग इंटरफेरोमेट्री/ श्वेत प्रकाश इंटरफेरोमेट्री, चरण स्थानांतरण इंटरफेरोमेट्री और विभेदक हस्तक्षेप कंट्रास्ट माइक्रोस्कोपी  (नोमर्स्की माइक्रोस्कोपी) जैसी इंटरफेरोमेट्री आधारित विधियां शामिल हैं; फोकस का पता लगाने के तरीके जैसे कि तीव्रता का पता लगाना, फोकस भिन्नता, अंतर का पता लगाना, महत्वपूर्ण कोण विधि, दृष्टिवैषम्य विधि, फौकॉल्ट विधि और  संनाभि माइक्रोस्कोपी ; पैटर्न प्रक्षेपण विधियां जैसे फ्रिंज प्रक्षेपण, फूरियर प्रोफाइलोमेट्री,  मेरी  और पैटर्न प्रतिबिंब विधियां।

संपर्क और छद्म संपर्क विधियाँ शामिल करना स्टाइलस प्रोफिलोमीटर (मैकेनिकल प्रोफिलोमीटर) परमाणु बल माइक्रोस्कोपी, और स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी

प्रोफाइलोमीटर से संपर्क करें
एक हीरे की लेखनी को एक नमूने के संपर्क में लंबवत रूप से ले जाया जाता है और फिर एक निर्दिष्ट दूरी और निर्दिष्ट संपर्क बल के लिए नमूने के पार पार्श्व में ले जाया जाता है। एक प्रोफिलोमीटर स्थिति के आधार पर ऊर्ध्वाधर स्टाइलस विस्थापन में छोटी सतह भिन्नताओं को माप सकता है। एक विशिष्ट प्रोफिलोमीटर 10 नैनोमीटर से 1 मिलीमीटर तक की ऊंचाई वाली छोटी ऊर्ध्वाधर विशेषताओं को माप सकता है। डायमंड स्टाइलस की ऊंचाई स्थिति एक एनालॉग सिग्नल उत्पन्न करती है जिसे डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है, संग्रहीत, विश्लेषण और प्रदर्शित किया जाता है। डायमंड स्टाइलस की त्रिज्या 20 नैनोमीटर से 50 माइक्रोन तक होती है, और क्षैतिज रिज़ॉल्यूशन को स्कैन गति और डेटा सिग्नल नमूनाकरण दर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। स्टाइलस ट्रैकिंग बल 1 से 50 मिलीग्राम से कम तक हो सकता है।

संपर्क प्रोफिलोमीटर के फायदों में स्वीकृति, सतह की स्वतंत्रता, रिज़ॉल्यूशन शामिल हैं, यह एक सीधी तकनीक है जिसमें किसी मॉडलिंग की आवश्यकता नहीं है। विश्व के अधिकांश सतह फिनिश मानक संपर्क प्रोफिलोमीटर के लिए लिखे गए हैं। निर्धारित पद्धति का पालन करने के लिए अक्सर इस प्रकार के प्रोफाइलोमीटर की आवश्यकता होती है। सतह से संपर्क करना अक्सर गंदे वातावरण में एक फायदा होता है जहां गैर-संपर्क तरीकों से सतह के बजाय सतह के संदूषकों को मापा जा सकता है। चूँकि लेखनी सतह के संपर्क में है, इसलिए यह विधि सतह के परावर्तन या रंग के प्रति संवेदनशील नहीं है। स्टाइलस टिप त्रिज्या 20 नैनोमीटर जितनी छोटी हो सकती है, जो सफेद-प्रकाश ऑप्टिकल प्रोफाइलिंग से काफी बेहतर है। ऊर्ध्वाधर रिज़ॉल्यूशन आमतौर पर उप-नैनोमीटर भी होता है।

गैर-संपर्क प्रोफाइलोमीटर
एक ऑप्टिकल प्रोफिलोमीटर स्टाइलस आधारित प्रोफिलोमीटर के समान ही जानकारी प्रदान करने के लिए एक गैर-संपर्क विधि है। कई अलग-अलग तकनीकें हैं जो वर्तमान में नियोजित की जा रही हैं, जैसे कि लेजर ट्राइएंग्यूलेशन (त्रिकोणासन सेंसर), कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी (बहुत छोटी वस्तुओं की प्रोफाइलिंग के लिए उपयोग किया जाता है), सुसंगतता स्कैनिंग इंटरफेरोमेट्री  और डिजिटल होलोग्राफी।

ऑप्टिकल प्रोफिलोमीटर के लाभ गति, विश्वसनीयता और स्पॉट आकार हैं। 3डी स्कैनिंग करने के लिए छोटे कदमों और आवश्यकताओं के लिए, क्योंकि गैर-संपर्क प्रोफिलोमीटर सतह को नहीं छूता है, इसलिए स्कैन की गति सतह से परावर्तित प्रकाश और अधिग्रहण इलेक्ट्रॉनिक्स की गति से निर्धारित होती है। बड़े कदम उठाने के लिए, ऑप्टिकल प्रोफाइलर पर 3डी स्कैन स्टाइलस प्रोफाइलर पर 2डी स्कैन की तुलना में बहुत धीमा हो सकता है। ऑप्टिकल प्रोफिलोमीटर सतह को नहीं छूते हैं और इसलिए सतह के घिसाव या लापरवाह ऑपरेटरों द्वारा क्षतिग्रस्त नहीं हो सकते हैं। कई गैर-संपर्क प्रोफिलोमीटर ठोस-अवस्था वाले होते हैं जो आवश्यक रखरखाव को काफी कम कर देते हैं। ऑप्टिकल विधियों का स्पॉट आकार, या पार्श्व रिज़ॉल्यूशन, कुछ माइक्रोमीटर से लेकर उप माइक्रोमीटर तक होता है।

समय-समाधान प्रोफिलोमीटर
डिजिटल होलोग्राफिक माइक्रोस्कोपी जैसी गैर-स्कैनिंग प्रौद्योगिकियां वास्तविक समय में 3डी स्थलाकृति माप को सक्षम बनाती हैं। 3डी स्थलाकृति को एकल कैमरा अधिग्रहण से मापा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अधिग्रहण दर केवल कैमरा अधिग्रहण दर द्वारा सीमित होती है, कुछ सिस्टम स्थलाकृति को 1000 एफपीएस की फ्रेम दर पर मापते हैं। समय-समाधान प्रणालियाँ स्वयं-उपचार सामग्री के उपचार या गतिशील नमूनों के माप के रूप में स्थलाकृति परिवर्तनों को मापने में सक्षम बनाती हैं। मेगाहर्ट्ज रेंज में एमईएमएस कंपन को मापने के लिए समय-समाधान वाले प्रोफिलोमीटर को स्ट्रोबोस्कोपिक इकाई के साथ जोड़ा जा सकता है। स्ट्रोबोस्कोपिक इकाई एमईएमएस को उत्तेजना संकेत प्रदान करती है और प्रकाश स्रोत और कैमरे को ट्रिगर सिग्नल प्रदान करती है।

समय-समाधान वाले प्रोफिलोमीटर का लाभ यह है कि वे कंपन के प्रति मजबूत होते हैं। स्कैनिंग विधियों के विपरीत, समय-समाधान प्रोफिलोमीटर अधिग्रहण का समय मिलीसेकंड सीमा में है। ऊर्ध्वाधर अंशांकन की कोई आवश्यकता नहीं है: ऊर्ध्वाधर माप एक स्कैनिंग तंत्र पर निर्भर नहीं करता है, डिजिटल होलोग्राफिक माइक्रोस्कोपी ऊर्ध्वाधर माप में लेजर स्रोत तरंग दैर्ध्य के आधार पर एक आंतरिक ऊर्ध्वाधर अंशांकन होता है। नमूने स्थिर नहीं हैं और बाहरी उत्तेजना के प्रति नमूना स्थलाकृति की प्रतिक्रिया होती है। ऑन-फ़्लाइट माप के साथ एक गतिशील नमूने की स्थलाकृति कम एक्सपोज़र समय के साथ प्राप्त की जाती है। एमईएमएस कंपन माप तब पूरा किया जा सकता है जब सिस्टम को स्ट्रोबोस्कोपिक इकाई के साथ जोड़ा जाता है।

फाइबर आधारित ऑप्टिकल प्रोफाइलोमीटर
प्रकाशित तंतु -आधारित ऑप्टिकल प्रोफिलोमीटर ऑप्टिकल जांच के साथ सतहों को स्कैन करते हैं जो प्रकाश हस्तक्षेप संकेतों को ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से प्रोफिलोमीटर डिटेक्टर पर वापस भेजते हैं। फाइबर-आधारित जांच को सिग्नल में गिरावट के बिना, डिटेक्टर बाड़े से सैकड़ों मीटर दूर भौतिक रूप से स्थित किया जा सकता है। फाइबर-आधारित ऑप्टिकल प्रोफिलोमीटर का उपयोग करने के अतिरिक्त लाभ लचीलेपन, लंबी प्रोफ़ाइल अधिग्रहण, कठोरता और औद्योगिक प्रक्रियाओं में शामिल करने में आसानी हैं। कुछ जांचों के छोटे व्यास के साथ, सतहों को कठिन-से-पहुंच वाले स्थानों, जैसे संकीर्ण दरारें या छोटे-व्यास ट्यूबों के अंदर भी स्कैन किया जा सकता है। क्योंकि ये जांचें आम तौर पर एक समय में एक बिंदु प्राप्त करती हैं और उच्च नमूना गति पर, लंबी (निरंतर) सतह प्रोफाइल का अधिग्रहण संभव है। स्कैनिंग प्रतिकूल वातावरण में हो सकती है, जिसमें बहुत गर्म या क्रायोजेनिक तापमान या रेडियोधर्मी कक्ष शामिल हैं, जबकि डिटेक्टर मानव-सुरक्षित वातावरण में दूरी पर स्थित है। फ़ाइबर-आधारित जांच प्रक्रिया में आसानी से स्थापित की जाती हैं, जैसे चलती वेब के ऊपर या विभिन्न पोजिशनिंग सिस्टम पर लगाई जाती हैं।

यह भी देखें

 * सड़क प्रोफाइलोमीटरी
 * भूतल मेट्रोलॉजी