¿Qué es un Microscopio Confocal con Láser de Barrido?
Un microscopio confocal con láser de barrido (tambien llamado microscopio confocal de barrido láser 3D) es un microscopio que utiliza un haz láser para medir la topografía de la superficie de un objeto.
Algunos microscopios tienen funciones similares y están equipados con sondas de contacto, como voladizos, pero éstas tocan la superficie y pueden dañar o rayar la muestra. En cambio, los microscopios láser de análisis de forma utilizan la reflexión de la luz y permiten inspeccionar sin contacto.
La óptica es exactamente la misma que la de los microscopios láser confocales comunes, pero hay muchos productos disponibles que emplean escáneres MEMS de alta velocidad o escáneres resonantes para obtener información tridimensional, reduciendo así el tiempo de escaneado.
Usos de los Microscopios Confocales con Láser de Barrido
Los microscopios láser de análisis de forma se utilizan para inspeccionar diversos productos y buscar problemas. En particular, los componentes semiconductores y las placas de circuitos impresos se utilizan a menudo con microscopios confocales con láser de barrido, que permiten una inspección sin contacto y no destructiva, ya que los propios componentes son muy pequeños y tienen una estructura superficial muy elaborada.
Utilizar un producto sin problemas como referencia y superponerlo a la imagen de la pieza inspeccionada permite detectar rápidamente las zonas problemáticas. También se utiliza para inspeccionar productos alimenticios, por ejemplo, ya que es sin contacto, por lo que puede utilizarse en muestras blandas y no requiere un tratamiento previo especial.
Principios de los Microscopios Confocales con Láser de Barrido
Los microscopios láser de análisis de forma adquieren información sobre la forma de la superficie irradiando un láser y detectando la luz reflejada.
1. Forma 2D
Como la intensidad de la luz se atenúa con el cuadrado de la distancia, la distancia a la superficie puede determinarse controlando la intensidad de la luz reflejada. Si se introduce luz procedente de un punto no focal, el aumento o disminución de la luz reflejada se promedia y la sensibilidad se reduce.
Para evitarlo, el microscopios confocal con láser de barrido utiliza óptica confocal con agujeros de alfiler en el plano focal conjugado para cortar el exceso de luz procedente del plano no focal. La información de distancia a la superficie así obtenida con precisión puede obtenerse como información bidimensional escaneando el láser en la dirección XY.
2. Forma Tridimensional
Si la lente del objetivo se escanea además en la dirección Z, puede realizarse un análisis tridimensional de la forma en 3D. La resolución espacial en la dirección plana depende de la longitud de onda del láser según la ley de Abbe, como en la microscopía óptica general.
Por lo tanto, si no hay problemas con la muestra, se puede utilizar un láser casi ultravioleta con una longitud de onda más corta, por ejemplo 405 nm, para realizar mediciones de alta resolución.
Más Información sobre la Microscopía Láser de Análisis de Forma
1. Procedimientos de Medición con microscopios láser
Existen tres tipos principales de microscopios: microscopios ópticos, microscopios electrónicos y microscopios de sonda de barrido. La microscopía láser es uno de los microscopios ópticos.
El procedimiento desde la irradiación láser hasta la visualización de la imagen en microscopía láser implica los seis pasos siguientes
- Se utiliza un láser como fuente de luz
- El láser pasa a través de la lente objetivo y escanea el objeto de medición
- La luz reflejada del objeto de medición entra de nuevo en la lente objetivo
- Un semiespejo cambia la trayectoria de la luz reflejada hacia el detector
- Un agujero de alfiler en la posición de imagen elimina la luz dispersa
- La luz láser incidente en el detector se visualiza como una imagen tridimensional mediante el procesamiento de imágenes con un amplificador, etc.
2. Rugosidad Superficial en Microscopía Láser
La rugosidad superficial en microscopía láser es un indicador de la irregularidad de la superficie mecanizada de una pieza. La rugosidad superficial es una característica cíclica que consiste en una serie de picos y valles con diferentes alturas, profundidades y distancias.
La rugosidad superficial modifica el tacto y la textura de una superficie, ya que las superficies más grandes son más ásperas al tacto y reflejan menos la luz. En cambio, las superficies con menor rugosidad son más lisas y reflejan la luz con mayor intensidad, como un espejo.
En los tiempos modernos, la textura y el tacto de un producto se consideran importantes, y la rugosidad es un indicador importante en el control de calidad de la apariencia. Entre los indicadores de la rugosidad superficial se incluyen la rugosidad media aritmética (Ra), que utiliza el valor medio, y la altura máxima (Rz), que utiliza la suma de picos y valles.