Digitalmikroskope
Das Digitalmikroskop zeichnet sich durch seine hohe Tiefenschärfe und benutzerfreundliche Bedienung aus, dank welcher selbst unerfahrene Anwender hochauflösende Aufnahmen erstellen können. Der optische Schatteneffekt-Modus ermöglicht es, kleinste Oberflächendetails in 4K zu betrachten und zu analysieren. Vielfältige Beleuchtungs- und Messfunktionen in 2D und 3D sorgen für hohe Präzision und breite Anwendbarkeit.
Produktpalette
Die benutzerfreundliche Bedienung dieses Systems ermöglicht es selbst unerfahrenen Anwendern, hochauflösende Bilder aufzunehmen. Zudem verfügt das Digitalmikroskop VHX-7000 über den optischen Schatteneffekt-Modus. Dieser zeichnet sich durch eine Kombination aus speziell entwickelten, hochauflösenden Objektiven, einer 4K-CMOS-Kamera und einer leistungsstarken Beleuchtung aus, die eine Betrachtung in Farbe und eine Analyse mit Beleuchtungsvariationen aus verschiedenen Richtungen ermöglicht. Der nahtlose Übergang zwischen verschiedenen Vergrößerungen von 20x bis 6000x unter Verwendung eines motorisierten Revolvers bietet eine leicht zu bedienende Betrachtungsumgebung. Die Digitalmikroskope der Modellreihe VHX bieten einfache Bedienung und hohe Flexibilität bei hochauflösender 4K-Mikroskopie.
Die Modellreihe VHX-970F vereint Funktionen zum Betrachten, Erfassen von Bildern und Messen in einem System. Dieses Basismodell macht häufig genutzte Funktionen des Digitalmikroskops bei einfacher Bedienung leicht und benutzerunabhängig zugänglich. Es deckt alle grundlegenden Leistungsmerkmale der Digitalmikroskopie ab, einschließlich einer hohen Tiefenschärfe und einer freien Winkelbetrachtung, die eine Beobachtung aus beliebigen Winkeln sowie Schwenken um das Objekt ermöglicht. Die Modellreihe VHX-970F ist wie andere KEYENCE Digitalmikroskope mit verschiedenen Beleuchtungsfunktionen sowie einer Tiefenzusammensetzungs- und 3D-Darstellungsfunktion ausgestattet, die voll fokussierte Bilder auch von Objekten mit unebenen Oberflächen erzeugt.
Ein Digitalmikroskop nimmt Bilder mittels einer Kamera auf, um diese dann auf einem Monitor vergrößert wiederzugeben. Dies ermöglicht bei der Betrachtung, dass mehrere Personen gleichzeitig dasselbe mikroskopische Bild einsehen und Informationen darüber austauschen können.
Vorteile von Digitalmikroskopen
Digitalmikroskope zeichnen sich durch eine hohe Tiefenschärfe aus. Als Tiefenschärfe versteht man die Abbildungstiefe eines Objektivs bei der Aufnahme eines dreidimensionalen Objekts.
Eine hohe Tiefenschärfe bietet den Vorteil einer einfachen Betrachtung, da der scharf abgebildete Bereich sehr groß ist und der Benutzer das gesamte Prüfobjekt mithilfe des Digitalmikroskops schnell und genau betrachten kann. Dies ist selbst bei Objekten mit einer ausgeprägten Oberflächentopografie problemlos möglich.
Ein weiterer charakteristischer Vorteil von Digitalmikroskopen ist ihr großer Betrachtungsabstand.
Dieser Betrachtungsabstand, technisch Arbeitsabstand genannt, bezieht sich auf den Abstand von der Spitze des Linsenteils (einschließlich von Gegenständen wie Beleuchtungsadaptern) bis zum Prüfobjekt.
Je größer der Arbeitsabstand, desto weiter in das Prüfobjekt hinein kann der Anwender die Betrachtung ausdehnen. Selbst wenn das Objektiv des Digitalmikroskops zu Betrachtungszwecken gekippt wird, kommt die Linse nicht mit dem Betrachtungsobjekt oder dem Objekttisch in Berührung.
Anwendungsbereiche von Digitalmikroskopen
Automobil- und Luftfahrtindustrie
In diesem Abschnitt werden Anwendungen wie die Messung und Analyse der Verschmutzung von Teilen in der Automobil- und Flugzeugindustrie, die Erkennung von Gussfehlern wie Lunkern und die Quantifizierung des Verschleißes in Schneidwerkzeugen für das Management der Nutzungsdauer vorgestellt.
Er erklärt die Auswirkungen von Verunreinigungen auf Automobil- und Flugzeugteile, sowie mögliche Ursachen für schlechten Druckguss und wie man ihnen entgegenwirken kann. Außerdem wird auch der Mechanismus des Werkzeugverschleißes und die Bedeutung von Überprüfungen erläutert.
Elektronikindustrie
In diesem Abschnitt wird ein Beispiel für die Fehleranalyse von implementierten Leiterplatten und elektronischen Leiterplatten vorgestellt, die durch Betrachtung des Querschnitts und der Oberfläche von Halbleitergehäusen und des Drahtbondings elektronischer Komponenten durchgeführt wird. Die Bedeutung der Betrachtung und mögliche Lösungen mit einem Digitalmikroskop werden ebenfalls erläutert.
Medizintechnik und Kosmetikindustrie
In diesem Abschnitt werden Anwendungen wie die Messung und Überprüfung von medizinischen Nadeln, Kathetern, Stents, Herzschrittmachern und anderen medizinischen Artikeln vorgestellt, bei denen ein hohes Maß an Qualität erforderlich ist. Anwendungsbeispiele in der Kosmetikindustrie, wo in der F&E-Phase Genauigkeit und Schnelligkeit gefragt sind, sind beispielsweise die Betrachtung, Messung und Beurteilung von Haut und Haaren. Der aktuelle Stand der Branchen wird zusammen mit Fallstudien zur Betrachtung mit einem Digitalmikroskop erläutert.
Chemie- und Grundstoffindustrie
Bei Schweißanlagen in chemischen Betrieben bedarf es einer sehr hohen Schweißqualität. Die in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie verwendeten Mehrschichtfolien erfordern ein hohes Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit. In diesem Abschnitt werden die Betrachtung der Durchdringung von geschweißten Objekten sowie Beispiele für verschiedene Betrachtungen und Analysen in der Chemie- und Materialindustrie, einschließlich hochfunktionaler Mehrschichtfolien, vorgestellt.
Analyse von gebrochenen Metalloberflächen
Die Analyse bei der Betrachtung jedes einzelnen Merkmals eines dreidimensionalen Objekts, z. B. von Bruchflächen, kann sehr lange dauern, da der Fokus mehrmals eingestellt werden muss. Außerdem ist eine umfassende Betrachtung des gesamten Objekts erforderlich.
Die automatische Tiefenzusammensetzung des Digitalmikroskops der Modellreihe VHX ermöglicht es Ihnen, über eine gesamte Bruchflächehinweg zu fokussieren. Dies ermöglicht die Betrachtung und Beurteilung der vielen zusammengesetzten Merkmale, die in gebrochenen Oberflächen vorhanden sind, und reduziert zudem die Zeit, die für die Einstellung des Fokus aufgewendet werden muss.
Betrachtung, Messung und Beurteilung von Haut und Haar
Bei der Beurteilung der Tiefe und Feinheit von Oberflächenmerkmalen wird der Kontrast umso geringer, je kleiner die Höhenunterschiede der Merkmale sind. Dies erschwert die Betrachtung und Beurteilung.
Die Multi-Lighting-Funktion des Digitalmikroskops der Modellreihe VHX kann automatisch omnidirektionale Beleuchtungsdaten erfassen. Indem Sie aus diesen Daten die für die Betrachtung am besten geeignete Aufnahme auswählen, können Sie die Zeit zum Einrichten der Beleuchtung erheblich verkürzen.
Betrachtung von Metallstrukturen
Die Echtzeit-Zusammensetzung des Digitalmikroskops der Modellreihe VHX bietet eine Tiefenzusammensetzung, die eine schnelle und einfache Betrachtung von vollständig fokussierten Aufnahmen ganzer Proben ermöglicht.
Betrachtung und Analyse von Mikroorganismen
Viele Mikroorganismen sind sehr transparent, weshalb es schwierig ist, einen Kontrast im Betrachtungsbild zu erhalten. Daher sind Betrachtungen mit einer hohen Vergrößerung sowie quantitative Analysen beispielsweise von Fadenpilzen, die in drei Dimensionen wachsen, und kleinen Bakterien sehr schwierig. Die Digitalmikroskope der Modellreihe VHX unterstützen Anwender mit verschiedenen Beleuchtungsoptionen, wie z. B. der Polarisationsbeleuchtung und Teilkoaxialbeleuchtung. Zudem macht es die HDR-Funktion (High Dynamic Range) einfach, Bilder mit hoher Farbabstufung zu erhalten. Darüber hinaus sind Analysen wie die quantitative automatische Koloniezählung mit der automatischen Flächenmessung- u. zählung leicht durchführbar.
Betrachtung mit polarisiertem Licht für eine hochauflösende Bilderfassung von Mineralien
Bei der Betrachtung von Mineralien mit polarisiertem Licht ist es notwendig, die Änderungen in der Betrachtung aufgrund des Winkels genau wahrzunehmen. Die Digitalmikroskope der Modellreihe VHX unterstützen polarisierte Beleuchtung durch parallele oder gekreuzte Nicol-Prismen. Auch die Verwendung von Polarisationsbeleuchtung mit Durchlicht ist möglich sowie die Aufnahme von hochauflösenden 4K-Aufnahmen. Die automatische Steuerung ermöglicht eine fortschrittliche Betrachtung mit einer einfachen Bedienung. Dadurch werden die Identifizierung von Mineralien und die Beobachtung von Strukturen optimiert und somit die mikroskopischen Betrachtungen und Analysen erleichtert.
Betrachtung und Messung von Halbleiterwafern und IC-Designs mit Mikroskopen
Die Digitalmikroskope der Modellreihe VHX verwenden den optischen Schatteneffekt-Modus, eine völlig neue Methode der Mikroskopie, um eine klare Betrachtung mit hoher Vergrößerung zu ermöglichen. Das System kann zudem 2D- und 3D-Messungen sowie automatische Flächenmessungen durchführen, wodurch Probleme bei Betrachtung und Analyse gelöst werden können. Feine Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche eines Wafers können genau betrachtet werden. Zudem können auch defekte Lackschichten und mikroskopisch kleine Fremdkörper, die an einem Wafer haften, mit einer hohen Vergrößerung betrachtet und 3D-Formen mit hoher Genauigkeit gemessen und visualisiert werden. Darüber hinaus können auch automatische Flächenmessungen der Fotomaskierung und Profilmessungen von Fremdkörpern schnell und einfach durchgeführt werden.
Häufig gestellte Fragen zu Digitalmikroskopen
Ein Digitalmikroskop ist vielseitig nutzbar und kann daher in unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz kommen. Es unterstützt die Nutzer bei der optischen Betrachtung und Analyse sowie bei der Inspektion und Dokumentation verschiedenster Bauteile und Proben. So sind Digitalmikroskope vor allem in der Qualitätssicherung, wie auch in den R&D Abteilungen von Unternehmen, Instituten und Forschungseinrichtungen zu finden. Darüber hinaus können Digitalmikroskope dank ihrer schnellen und präzisen Bilderfassung auch direkt in der Produktion zum Einsatz kommen.
KEYENCE Digitalmikroskope sind so konzipiert, dass sie einfach zu bedienen sind und somit ein intuitives Arbeiten ermöglichen. Auch unerfahrene Mikroskopnutzer können präzise und schnell Aufnahmen und Dokumentationen erstellen, was eine anwenderunabhängige Qualität der Auswertungen ermöglicht. Auf der Konsole sind viele Funktionen des Digitalmikroskops schnell und einfach per Knopfdruck verfügbar. Zudem werden die Aufnahmeeinstellungen – wie beispielsweise die genauen Beleuchtungseinstellungen – gemeinsam mit dem Bild gespeichert und können bei Bedarf auf Knopfdruck reproduziert werden.
Digitalmikroskope ermöglichen – je nach Bauart – viele Beleuchtungsarten der Lichtmikroskopie. Digitalmikroskope aus dem Hause KEYENCE ermöglichen Auf- und Durchlichtbetrachtungen. Dabei stehen Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung sowie Betrachtungen mit polarisiertem Licht und Differential-Interferenz-Kontrast zur Verfügung.
Um Daten mit einem Digitalmikroskop der VHX-Modellreihe zu speichern, müssen Sie während der Betrachtung lediglich die Aufnahmetaste drücken. Ihre Messdaten sind sicher, egal wie viel Zeit vergeht, da Sie nicht nur Bilder, sondern auch die Messergebnisse, Betrachtungseinstellungen und andere Daten während der Bildaufnahme speichern können. Wenn Sie Ihr VHX-System mit einem Netzwerk verbinden, können Sie Daten im gesamten Unternehmen austauschen, wodurch es sehr einfach wird, Aufnahmen und Analysen mit Kollegen zu teilen.
Digitalmikroskope zeichnen sich durch eine hohe Betrachtungsfunktionalität und eine einfache Bedienung aus – unabhängig vom Kenntnisstand des Anwenders. Die erforderliche Leistung und der Preis des Mikroskops sind jedoch sehr unterschiedlich, je nachdem, ob Sie das Mikroskop für Betrachtungen, Qualitätskontrollen in der Fertigung oder Aufnahmen für die Forschung verwenden. Hier stellen wir Ihnen wichtige Aspekte vor, die Sie bei der Auswahl eines für Ihre Anwendung geeigneten Digitalmikroskops beachten sollten.
Vergrößerung und Sichtfeld (Betrachtungsbereich)
Die optische Vergrößerung eines Stereomikroskops kann berechnet werden, indem die Vergrößerung des Objektivs mit der des Okulars multipliziert wird. Da bei Digitalmikroskopen die Bilder auf einem Bildschirm betrachtet werden, errechnet sich die Vergrößerung als Produkt aus der optischen Vergrößerung des Objektivs und der Anzeigegröße des Monitors. Diese Vergrößerung wird als Gesamtvergrößerung bezeichnet, die mit der folgenden Formel berechnet werden kann:
Gesamtvergrößerung = Monitorvergrößerung x optische Vergrößerung
Die optische Vergrößerung wird durch das Objektiv bestimmt. Die Monitorvergrößerung ist je nach Bildsensor und Monitorgröße unterschiedlich und kann mit der folgenden Formel berechnet werden:
Monitorvergrößerung = (Monitorgröße in Zoll x 16*) / Größe des Bildsensors*
* Größe in Zoll
Andererseits ist die Größe des Sichtfelds (Beobachtungsbereich) umgekehrt proportional zur Gesamtvergrößerung. Sie betrachten zum Beispiel bei 50-facher Vergrößerung einen 10 x 6 mm großen Bereich, der auf dem Monitor angezeigt wird. Wenn die Vergrößerung auf 100x oder 200x erhöht wird, verringert sich das auf dem Monitor angezeigte Sichtfeld auf 5 x 3 mm bzw. 2,5 x 1,5 mm. Wie in diesem Beispiel gezeigt, kann eine zunehmende Vergrößerung zwar das Bild vergrößern, um Details besser erkennen zu können, sie engt aber auch das Sichtfeld ein.
Ein Digitalmikroskop verfügt über eine Objektivvergrößerung, eine Gesamtvergrößerung und eine Monitorvergrößerung. Das bedeutet, dass Sie bei der Auswahl einer Vergrößerung darauf achten müssen, welche davon in Katalogen angegeben ist und welchen Teil des Betrachtungsobjekts Sie in einer vergrößerten Ansicht untersuchen möchten. Dann können Sie das Digitalmikroskop mit der Vergrößerung und dem Sichtfeld auswählen, das Ihren Anforderungen entspricht.
Beleuchtungsmethode
Bei der Verwendung von Digitalmikroskopen kann es trotz Verwendung eines leistungsstarken Objektivs zu unscharfen Ansichten von Objekten kommen, wenn die Beleuchtung nicht geeignet ist. Um dieses Problem zu lösen, ist es wichtig, die Art der Beleuchtung zu wählen, die zu dem zu betrachtenden Objekt passt.
Es gibt vier Haupttypen von Beleuchtungen. In diesem Abschnitt werden die Merkmale und Vorteile jedes Typs erläutert.
Koaxialbeleuchtung
A: Objektiv, B: Lichtquelle, C: Halbspiegel, D: Messobjekt
Die Koaxialbeleuchtung verläuft in der gleichen Richtung wie der optische Weg des Objektivs. Bei der Koaxialbeleuchtung werden die optische Achse des auf das Objekt abgestrahlten Lichts und die des Objektivs mit einem Halbspiegel ausgerichtet. Diese Beleuchtungsart wird für die Betrachtung von spiegelnden Metalloberflächen, glatten Kunststoffoberflächen und Objekten, die Licht spiegelnd reflektieren, wie z. B. Halbleiterwafer, sowie bei der Betrachtung von Unterschieden in der Struktur oder im Oberflächenglanz anstelle von Merkmalen verwendet.
Seitliche Beleuchtung
A: Objektiv, B: Messobjekt
Die seitliche Beleuchtung wird diagonal von beiden Seiten des Objektivs abgestrahlt. Diese Beleuchtungsart ermöglicht eine klare Erfassung von Konturen aufgrund des durch Oberflächenmerkmale erzeugten Kontrasts. Es wird vor allem bei Vergrößerungenbis 300x für die Betrachtung von Objekten mit rauen Oberflächen oder Objekten ohne Glanz und Reflektionen verwendet.
Durchlichtbeleuchtung
A: Objektiv, B: Glasteller, C: Messobjekt, D: Lichtquelle
Bei der Durchlichtbeleuchtung scheint das Licht durch transparente Messobjekte und wird durch die Linse gebrochen, um die Ansicht zu vergrößern. Aus diesem Grund sind Objektive mit hoher Tiefenschärfe geeignet, wenn man die Dicke der Messobjekte berücksichtigt. Diese Beleuchtungsart wird für die Betrachtung von Merkmalen innerhalb eines transparenten Objekts, Emulsionen in Flüssigkeiten und Mikroorganismen verwendet.
Variable Beleuchtung
Die Lichtrichtung kann in Echtzeit geändert werden, um den Status von Merkmalen hervorzuheben. Das Licht wird auf das Messobjekt abgestrahlt, während es sich bewegt, was die Betrachtung von feinen Merkmalen ermöglicht.
Monitoranzeige
Eine der nützlichsten Eigenschaften von Digitalmikroskopen ist, dass mehr als eine Person gleichzeitig das Mikroskopbild betrachten kann. Dies ermöglicht es, interessante Bereiche als Videos zu erfassen und auf einem Monitor zur visuellen Überprüfung durch mehrere Personen anzuzeigen. Weiterhin wird die schnelle Weitergabe von Berichten und Problemstellungen erleichtert.
Die Auflösung des Monitors kann von ca. 2 Megapixeln bis zu 10 Megapixeln und mehr variieren. Neben der Wahl der Vergrößerung und des Sichtfelds (Betrachtungsbereichs) ist es wichtig, die Auflösung entsprechend dem Zweck zu wählen.
Aufnahme-/Messfunktion
Der Austausch von erfassten Betrachtungsdaten zwischen verschiedenen Abteilungen, welche Analysen und Überprüfungen durchführen, erfordert eine große Speicherkapazität und Vernetzung. Hierbei sind diverse Faktoren zu berücksichtigen, wie unter anderem: Können Betrachtungsbilder sowie Messvergrößerungs- und Beleuchtungseinstellungen gespeichert werden? Gibt es eine Analysesoftware, die Profile, Flächen und Zählungen aus Betrachtungsdaten misst?
Beispiel: Restschmutzanalyse
Merkmale der Mikroskope von KEYENCE
Die Digitalmikroskope von KEYENCE verwenden telezentrische Objektive mit hoher Auflösung, einen 4K-CMOS-Bilderfassungssensor und einen 27-Zoll-4K-Monitor. Die Kombination aus einem hochauflösenden Objektiv mit hoher Tiefenschärfe, einem hochauflösenden, rauscharmen Bildsensor und einem großen 4K-Monitor ermöglicht die Betrachtung mit einem großen Sichtfeld bei hohen Vergrößerungen.
Die Digitalmikroskope von KEYENCE sind mit einer Multi-Lighting-Funktion ausgestattet, die automatisch das optimale Beleuchtungsmuster anwendet. Mit nur einem Tastendruck kann der Bediener automatisch omnidirektionale Beleuchtungsdaten erhalten und das für die Betrachtung am besten geeignete Bild auswählen.
Auch das Speichern von Bildern, Messergebnissen und Betrachtungseinstellungen ist nur einen Tastendruck entfernt. Gespeicherte Daten können über eine Netzwerkverbindung schnell im gesamten Unternehmen freigegeben werden. Berichte können durch die Installation von Tabellenkalkulationssoftware erstellt werden.
Die Digitalmikroskope von KEYENCE sind eine Komplettlösung, die nicht nur lästige Beleuchtungsaufbauten überflüssig macht und gleichzeitig hochauflösende Betrachtungen sowie eine qualitativ hochwertige Anzeige ermöglicht. Die Mikroskope bieten auch Analyse- und Berichtsfunktionen für die gemeinsame Nutzung von Daten und die Einreichung von Berichten.
Telezentrisches HR-Objektiv mit hoher NA und hoher Auflösung
Multi-Lighting-Betrachtung (polierte Metalloberfläche 1000x)
Erfahren Sie mehr über Aufbau und Arbeitsweise verschiedener Mikroskope. Neben den Haupttypen und -leistungen werden Beispiele für Vergrößerungsbeobachtungen sowie Beleuchtungs- und Beobachtungsmethoden näher erläutert.
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