प्रोफाइलोमीटर: Difference between revisions
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प्रोफिलोमीटर मापने वाला उपकरण है जिसका उपयोग सतह के खुरदरेपन को मापने के लिए सतह की रूपरेखा को मापने के लिए किया जाता है। इस प्रकार चरण, वक्रता, समतलता जैसे महत्वपूर्ण आयामों की गणना सतह भौगोलिक स्थिति से की जाती है।
जबकि प्रोफिलोमीटर की ऐतिहासिक धारणा ग्रामोफ़ोन के समान उपकरण थी जो सतह को मापती है क्योंकि सतह संपर्क प्रोफिलोमीटर के लेखनी के सापेक्ष चलती है, यह धारणा विभिन्न गैर-संपर्क प्रोफिलोमेट्री तकनीकों के उद्भव के साथ परिवर्तित हो रही है।
नॉन-स्कैनिंग प्रौद्योगिकियाँ एकल कैमरा अधिग्रहण के अन्दर सतह भौगोलिक स्थिति को मापने में सक्षम हैं, इस प्रकार XYZ स्कैनिंग की अब आवश्यकता नहीं है। परिणामस्वरूप, भौगोलिक स्थिति के गतिशील परिवर्तनों को वास्तविक समय में मापा जाता है। परन्तु समकालीन प्रोफिलोमीटर न केवल स्थैतिक भौगोलिक स्थिति को माप रहे हैं, किन्तु अब गतिशील भौगोलिक स्थिति को भी माप रहे हैं - ऐसी प्रणालियों को समय-समाधान प्रोफिलोमीटर के रूप में वर्णित किया गया है।
प्रकार
ऑप्टिकल विधियों [1][2] में डिजिटल होलोग्राफिक माइक्रोस्कोपी, वर्टिकल स्कैनिंग इंटरफेरोमेट्री/ श्वेत प्रकाश इंटरफेरोमेट्री , चरण स्थानांतरण इंटरफेरोमेट्री और डिफरेंशियल इंटरफेरेंस कंट्रास्ट माइक्रोस्कोपी (नोमर्स्की माइक्रोस्कोपी); फोकस का पता लगाने के विधि जैसे कि तीव्रता का पता लगाना, फोकस भिन्नता, अंतर का पता लगाना, महत्वपूर्ण कोण विधि, दृष्टिवैषम्य विधि, फौकॉल्ट विधि और कन्फोकल माइक्रोस्कोपी प्रतिरूप प्रक्षेपण विधियां जैसे फ्रिंज प्रक्षेपण, फूरियर प्रोफाइलोमेट्री, मोइरे और प्रतिरूप प्रतिबिंब विधियां है।
इस प्रकार संपर्क और प्सयूडो संपर्क विधियाँ [1][2] में स्टाइलस प्रोफिलोमीटर (मैकेनिकल प्रोफिलोमीटर) [3] परमाणु बल माइक्रोस्कोपी,[4] और स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी सम्मिलित है।
प्रोफाइलोमीटर से संपर्क
एक हीरे की लेखनी को प्रारूप के संपर्क में लंबवत रूप से ले जाया जाता है और फिर निर्दिष्ट दूरी और निर्दिष्ट संपर्क बल के लिए प्रारूप के पार पार्श्व में ले जाया जाता है। इस प्रकार प्रोफिलोमीटर स्थिति के आधार पर ऊर्ध्वाधर स्टाइलस विस्थापन में छोटी सतह भिन्नताओं को माप सकता है। विशिष्ट प्रोफिलोमीटर 10 नैनोमीटर से 1 मिलीमीटर तक की ऊंचाई वाली छोटी ऊर्ध्वाधर विशेषताओं को माप सकता है। डायमंड स्टाइलस की ऊंचाई स्थिति 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 प्रारूपीकरण दर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। स्टाइलस ट्रैकिंग बल 1 से 50 मिलीग्राम से कम तक हो सकता है।
संपर्क प्रोफिलोमीटर के लाभों में स्वीकृति, सतह की स्वतंत्रता, रिज़ॉल्यूशन सम्मिलित हैं, यह 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 अधिकांशतः इस प्रकार के प्रोफाइलोमीटर की आवश्यकता होती है। सतह से संपर्क करना अधिकांशतः गंदे वातावरण में लाभ होता है जहां गैर-संपर्क विधियों से सतह के अतिरिक्त 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। इस प्रकार स्टाइलस टिप त्रिज्या 20 नैनोमीटर जितनी छोटी हो सकती है, जो सफेद-प्रकाश ऑप्टिकल प्रोफाइलिंग से अधिक उत्तम है। ऊर्ध्वाधर रिज़ॉल्यूशन सामान्यतः उप-नैनोमीटर भी होता है।
गैर-संपर्क प्रोफाइलोमीटर
ऑप्टिकल प्रोफिलोमीटर स्टाइलस आधारित प्रोफिलोमीटर के समान ही जानकारी प्रदान करने के लिए गैर-संपर्क विधि है। विभिन्न भिन्न-भिन्न 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), कोहेरेंस स्कैनिंग इंटरफेरोमेट्री और डिजिटल होलोग्राफी है।
ऑप्टिकल प्रोफिलोमीटर के लाभ गति, विश्वसनीयता और स्पॉट आकार हैं। 3डी स्कैनिंग करने के लिए छोटे चरणों और आवश्यकताओं के लिए, क्योंकि गैर-संपर्क प्रोफिलोमीटर सतह को नहीं स्पर्श 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 स्पर्श करते हैं और इसलिए सतह के घिसाव या असावधान संचालको द्वारा क्षतिग्रस्त नहीं हो सकते हैं। विभिन्न गैर-संपर्क प्रोफिलोमीटर ठोस-अवस्था वाले होते हैं जो आवश्यक रखरखाव को अधिक 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 नॉन-स्कैनिंग प्रौद्योगिकियां वास्तविक समय में 3डी भौगोलिक स्थिति माप को सक्षम बनाती हैं। इस प्रकार 3डी भौगोलिक स्थिति को एकल कैमरा अधिग्रहण से मापा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अधिग्रहण दर केवल कैमरा अधिग्रहण दर द्वारा सीमित होती है, कुछ प्रणाली भौगोलिक स्थिति को 1000 एफपीएस की फ्रेम दर पर मापते हैं। समय-समाधान प्रणालियाँ स्वयं-उपचार पदार्थ के उपचार या गतिशील प्रारूपो के माप के रूप में भौगोलिक स्थिति परिवर्तनों को मापने में सक्षम बनाती हैं। इस प्रकार मेगाहर्ट्ज सीमा 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 सशक्त होते हैं। स्कैनिंग विधियों के विपरीत, समय-समाधान प्रोफिलोमीटर अधिग्रहण का समय मिलीसेकंड सीमा में है। ऊर्ध्वाधर मापांकन की कोई आवश्यकता नहीं है: ऊर्ध्वाधर माप स्कैनिंग तंत्र पर निर्भर नहीं करता है, डिजिटल होलोग्राफिक माइक्रोस्कोपी ऊर्ध्वाधर माप में लेजर स्रोत तरंग दैर्ध्य के आधार पर आंतरिक ऊर्ध्वाधर मापांकन होता है। प्रारूप स्थिर नहीं हैं और बाहरी उत्तेजना के प्रति प्रारूप भौगोलिक स्थिति की प्रतिक्रिया होती है। ऑन-फ़्लाइट माप के साथ गतिशील प्रारूप की भौगोलिक स्थिति कम एक्सपोज़र समय के साथ प्राप्त की जाती है। एमईएमएस कंपन माप तब पूरा किया जा सकता है जब प्रणाली 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 इंटरफेरेंस संकेतों को ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से प्रोफिलोमीटर संसूचक पर वापस भेजते हैं। फाइबर-आधारित जांच को सिग्नल में गिरावट के बिना, संसूचक 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 सम्मिलित करने में सरलता 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।[5]
क्योंकि यह जांचें सामान्यतः समय में बिंदु प्राप्त करती हैं और उच्च प्रारूप 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 सम्मिलित हैं, जबकि संसूचक मानव-सुरक्षित वातावरण में दूरी पर स्थित है।[6] इस प्रारूप फ़ाइबर-आधारित जांच प्रक्रिया में सरलता से स्थापित की जाती हैं, जैसे चलती वेब के ऊपर या विभिन्न पोजिशनिंग प्रणाली पर लगाई जाती हैं।
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 Jean M. Bennett, Lars Mattsson, Introduction to Surface Roughness and Scattering, Optical Society of America, Washington, D.C.
- ↑ 2.0 2.1 W J Walecki, F Szondy and M M Hilali, "Fast in-line surface topography metrology enabling stress calculation for solar cell manufacturing for throughput in excess of 2000 wafers per hour" 2008 Meas. Sci. Technol. 19 025302 (6pp) doi:10.1088/0957-0233/19/2/025302
- ↑ Stout, K. J.; Blunt, Liam (2000). त्रि-आयामी सतह स्थलाकृति (2nd ed.). Penton Press. p. 22. ISBN 978-1-85718-026-8.
- ↑ Binnig, Gerd, Calvin F Quate, and Ch Gerber (1986). ""Atomic force microscope." Physical review letters 56.9 (1986): 930". Physical Review Letters. 56 (9): 930–933. doi:10.1103/PhysRevLett.56.930. PMID 10033323.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ Dufour, Marc; Lamouche, G.; Gauthier, B.; Padioleau, C.; Monchalin, J.P. (2006). "Inspectionofhard-to-reachindustrialpartsusingsmalldiameterprobes" (PDF). SPIE Newsroom. SPIE. doi:10.1117/2.1200610.0467. S2CID 120476700. Retrieved December 15, 2010.
- ↑ Dufour, M. L.; Lamouche, G.; Detalle, V.; Gauthier, B.; Sammut, P. (April 2005). "लो-कोहेरेंस इंटरफेरोमेट्री, उद्योग में ऑप्टिकल मेट्रोलॉजी के लिए एक उन्नत तकनीक". Insight: Non-Destructive Testing and Condition Monitoring. 47 (4): 216–219. CiteSeerX 10.1.1.159.5249. doi:10.1784/insi.47.4.216.63149. ISSN 1354-2575.
बाहरी संबंध
