Nikon Presenta Software de Medición Precisa de Espesor de Capas para Microscopios

La división de metrología del gigante japonés de cámaras Nikon, que fabrica instrumentos ópticos incluyendo microscopios de medición industriales, ha añadido un nuevo módulo de software de Espesor de Capa a su plataforma de imágenes NIS-Elements para agilizar la inspección, análisis y reporte de profundidades de capas transversales así como anchos de características superficiales. La opción no solo acelera el control de calidad al semi-automatizar varias funciones, sino que también mejora la fiabilidad al reducir el riesgo de error humano en el reconocimiento de características, interpretación de resultados y cálculo numérico. Las aplicaciones del software se encuentran en la industria y la ciencia, desde la fabricación e investigación de materiales hasta la medicina y mineralogía.

Ejemplos que tipifican la importancia de medir el espesor con precisión son prevalentes en la producción en masa. En la industria automotriz, muy poca pintura en una carrocería podría generar costosas reclamaciones de garantía, mientras que demasiada puede desperdiciar millones de dólares al año. El mismo principio se aplica en la industria alimentaria a la barrera EVOH, relativamente cara, aplicada al envase plástico para proporcionar impermeabilidad al oxígeno y extender la vida útil de productos perecederos. De manera similar, el ancho de pistas conductoras en placas de circuito impreso debe controlarse con precisión para evitar el uso excesivo de cobre.

Otras aplicaciones donde la medición de espesor de capa es importante incluyen análisis de descarburación en aceros y otros metales, análisis de proyección térmica o deposición química, y verificación de adhesión o desgaste superficial.

NIS-Elements de Nikon Metrology es una plataforma integrada de software de imágenes que permite examinar imágenes digitales de un microscopio óptico vertical o invertido — o ocasionalmente de un microscopio electrónico de barrido — para que las características cruciales puedan analizarse con un alto grado de precisión. Las imágenes pueden ser en vivo o guardadas digitalmente usando una cámara de alta resolución.

Lo más importante, sin embargo, es la calidad de las ópticas usadas para capturar la imagen en primer lugar. Es una competencia central de Nikon, que notablemente es el único fabricante de microscopios que fabrica su propio vidrio en lugar de depender de proveedores externos.

Cuatro Modos de Evaluación Semi-Automatizada

Previamente dentro del software NIS-Elements, la medición de una capa en una imagen tenía que ser un proceso totalmente manual y esa funcionalidad permanece. Implica que el operador defina los límites de la capa, seleccione puntos equidistantes a lo largo de la muestra, tome mediciones de espesor en esas ubicaciones, registre los valores y calcule el espesor medio.

El software de Espesor de Capa consolida estas herramientas manuales en un módulo conveniente para proporcionar la opción de flujo de trabajo semi-automatizado. Utiliza técnicas de procesamiento basadas en características de imagen como el contraste para automatizar muchas funciones de medición. Es ideal para analizar imágenes producidas por luz episcópica (reflejada) de un espécimen no transparente seccionado transversalmente usando un bisturí quirúrgico o quizás una sierra o EDM de hilo. Es igualmente aplicable al análisis de una imagen producida por iluminación diascópica (transmitida) a través de una rebanada extremadamente fina y translúcida de material de un microtomo.

El software tiene diferentes modos para asistir en la medición de capas lineales, circulares y amorfas (o pistas), mientras que un cuarto modo soporta el Calotest, que mide el espesor de recubrimiento analizando capas circulares expuestas por una bola abrasiva girando contra la superficie bajo examen.

Método de Uso

Después de capturar una imagen digital en NIS-Elements, esta se calibra automáticamente en el caso de microscopios con revolver motorizado, o manualmente. Si la imagen es en vivo, se calibra haciendo clic en el objetivo del microscopio relevante en una lista desplegable. Seleccionar 'Medir Capas' en la barra de menú superior revela los cuatro modos operativos.

Si se selecciona la opción 'Lineal', hay una herramienta de enderezamiento disponible para alinear la capa horizontalmente. Se generan cinco vectores verticales equidistantes donde se tomarán las mediciones automáticamente, aunque el número de intervalos puede cambiarse por el operador, o la medición puede ser continua. En el área 'Editor Binario' de la aplicación, una herramienta 'Autodetectar' permite al operador seleccionar una capa y definir sus límites. Se puede aplicar un comando de umbral para ayudar a distinguir una capa por intensidad de píxel o color.

El operador puede optar por ignorar la presencia de inclusiones en la muestra y medir la capa de arriba a abajo, que es la mejor opción para la mayoría de aplicaciones. Otras opciones permiten medir la distancia entre cualquiera de los límites y el primer hueco o espacio, o la distancia máxima entre huecos o espacios. El análisis procede de izquierda a derecha de la imagen y de arriba hacia abajo.

Antes de que tenga lugar la medición, a menudo es necesario aplicar límites para que el software solo busque entre dos líneas dibujadas verticalmente, lo que permite excluir áreas no representativas de la capa. De manera similar, tales áreas de preocupación como proyecciones significativas por encima o por debajo del límite de la capa pueden eliminarse de la imagen, y las líneas consecuentemente suavizadas, seleccionando varias herramientas binarias bajo el comando 'Dibujar' y rellenando las anomalías.

Los resultados en milímetros o micras dando la longitud total de capa medida sobre el ROI (región de interés) elegido, espesores mínimo, máximo y medio, y desviación estándar se calculan automáticamente y los valores aparecen debajo de la imagen. Multiplicar la longitud medida por el ancho medio proporciona un valor de área. El proceso se repite para capas sucesivas, cada una nombrada por el operador y automáticamente asignada el color verde, azul, etc. en la imagen y en el campo de mediciones de capas. El usuario puede reasignar todos los colores de capa predeterminados como desee.

Si la imagen digital contiene una capa circular, los vectores verticales no serían apropiados ya que medirían la capa en ángulos oblicuos. Seleccionar la opción 'Circular' permite al operador dibujar fácilmente un arco alrededor de la característica, luego consolidar y colorear la capa. Un número preestablecido de líneas vectoriales radiales en incrementos angulares normales a la capa en cada punto aparecen automáticamente en la pantalla definiendo dónde tendrán lugar las mediciones.

En casos donde la imagen muestra una capa de forma amorfa e irregular, la opción 'General' está disponible. 'Definir Polilínea' se selecciona para permitir trazar un camino alrededor de la capa, después de lo cual se consolida y colorea, se aplican vectores normales al camino automáticamente como para una capa circular, y las mediciones se toman de manera similar.

La información sobre las mediciones puede exportarse automáticamente como un informe de espesor de capa en forma de PDF mostrando las capas coloreadas y todos los datos. Alternativamente, el informe puede exportarse a Excel. Ya sea una plantilla predeterminada estándar o una plantilla personalizada definida por el cliente puede poblarse con resultados.

Conclusión

Con el módulo de software de Espesor de Capa de Nikon, se obtiene información completa sobre un espécimen más rápidamente que si un operador realiza todas las mediciones a mano. Según la aplicación, el flujo de trabajo mejorado podría resultar en un aumento de productividad de inspección de hasta cinco veces para una cantidad dada de datos recolectados y analizados. Las mediciones pueden promediarse fácil y rápidamente a través de un grupo de imágenes asociadas con la misma muestra, o un lote de muestras. Además, el proceso es más preciso y repetible, independientemente de cuántos operadores diferentes usen el equipo, y la reducción en la interpretación humana reduce el riesgo de errores que podrían comprometer el control de calidad.

Este artículo fue escrito por Meghan E. Meinert, Gerente Asistente de Marketing, Las Américas, Nikon Metrology, Inc. (Brighton, MI). Para más información, contacte a la Sra. Meinert en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita JavaScript habilitado para verla., o visite aquí .