Man kennt bildgebende Verfahren vor allem aus der Medizin: die hochauflösende Optische Kohärenztomografie (OCT) kommt zum Beispiel in der Augenheilkunde zum Einsatz. Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM nutzt diese Technik zur Dickenmessung sehr dünner Schichten und entwickelt im Projekt »Dünnschicht-OCT« die nächste Generation dieser Messsysteme. Dabei stoßen die Forschenden gemeinsam mit der Mabri.Vision GmbH in Schichtdickenbereiche von weniger als 2 µm vor. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) fördert das Projekt in seinem »Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand« (ZIM).
Hier wird ganz genau hingeschaut: Optische Kohärenztomographie-Systeme nutzt man für die hochaufgelöste Schichtdickenmessung von Einzel- und Mehrschichtproben. Auch abseits der Medizin ist der Einsatzbereich vielseitig: dazu zählen transparente Lackschichten, Verpackungen und Folien, beschichtete Wafer, Glassubstrate, dünne Drähte sowie der Schichtaufbau von Rohren und Schläuchen.
Auflösungsgrenze verschieben
Forschende der ITWM-Abteilung »Materialcharakterisierung und -prüfung« greifen in »Dünnschicht-OCT« auf ihre langjährige Expertise mit Messsystemen zurück, um die Auflösungsgrenze der OCT-Systeme von derzeit etwa 10 µm auf unter 2 µm zu verbessern. »Diesen Schritt wollen wir durch eine ganzheitliche Betrachtung der Hardware – wie zum Beispiel breitbandigen Lichtquellen und Detektoren – und der Software im Bereich Datenaufbereitung und Datenauswertung erreichen«, sagt Dr. Stefan Duran, Projektleiter am Fraunhofer ITWM, über das ZIM-Projekt.
Auch die Kompetenzen von Mabri.Vision kommen zum Zuge: Der Aachener Maschinen- und Anlagenbauer liefert die Hardware – also die OCT-Systeme –, während das Fraunhofer ITWM sich auf Materialcharakterisierung und Software fokussiert.
Schichtdicken durch OCT-Messung schnell ermitteln
Bei der Optischen Kohärenztomographie werden Aufnahmen mit Mikrometerauflösung generiert. Das dabei eingesetzte Licht, im sichtbaren oder nahinfraroten Wellenlängenbereich, dringt in eine transparente Probe ein und wird an den Grenzschichten teilweise reflektiert und anschließend detektiert. Die Analyse des Interferenzmusters des detektierten Signals ermöglicht es dann, die Schichtdicken zu berechnen – und zwar schnell: Dank der Messraten von bis zu 150 Linienmessungen pro Sekunde kann die Messtechnik in vielen Inline- und Offline-Anwendungen eingesetzt werden.
Mit dieser neuen Generation der OCT-Messsysteme könnten Anwendungsfelder, wie beispielsweise die Inline-Messung von sehr dünnen mehrlagigen Folien, in Zukunft besser adressiert werden.
Passgenaue Förderung
Das Projekt ist Teil des ZIM-Förderprogramms des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz. Das Programm unterstützt innovative Projekte unterstützt, um dadurch Wertschöpfungspotenziale zu erschließen und das Niveau anwendungsnahen Wissens anzuheben.
»Dünnschicht-OCT« hat eine Laufzeit von drei Jahren.
Hier wird ganz genau hingeschaut: Optische Kohärenztomographie-Systeme nutzt man für die hochaufgelöste Schichtdickenmessung von Einzel- und Mehrschichtproben. Auch abseits der Medizin ist der Einsatzbereich vielseitig: dazu zählen transparente Lackschichten, Verpackungen und Folien, beschichtete Wafer, Glassubstrate, dünne Drähte sowie der Schichtaufbau von Rohren und Schläuchen.
Auflösungsgrenze verschieben
Forschende der ITWM-Abteilung »Materialcharakterisierung und -prüfung« greifen in »Dünnschicht-OCT« auf ihre langjährige Expertise mit Messsystemen zurück, um die Auflösungsgrenze der OCT-Systeme von derzeit etwa 10 µm auf unter 2 µm zu verbessern. »Diesen Schritt wollen wir durch eine ganzheitliche Betrachtung der Hardware – wie zum Beispiel breitbandigen Lichtquellen und Detektoren – und der Software im Bereich Datenaufbereitung und Datenauswertung erreichen«, sagt Dr. Stefan Duran, Projektleiter am Fraunhofer ITWM, über das ZIM-Projekt.
Auch die Kompetenzen von Mabri.Vision kommen zum Zuge: Der Aachener Maschinen- und Anlagenbauer liefert die Hardware – also die OCT-Systeme –, während das Fraunhofer ITWM sich auf Materialcharakterisierung und Software fokussiert.
Schichtdicken durch OCT-Messung schnell ermitteln
Bei der Optischen Kohärenztomographie werden Aufnahmen mit Mikrometerauflösung generiert. Das dabei eingesetzte Licht, im sichtbaren oder nahinfraroten Wellenlängenbereich, dringt in eine transparente Probe ein und wird an den Grenzschichten teilweise reflektiert und anschließend detektiert. Die Analyse des Interferenzmusters des detektierten Signals ermöglicht es dann, die Schichtdicken zu berechnen – und zwar schnell: Dank der Messraten von bis zu 150 Linienmessungen pro Sekunde kann die Messtechnik in vielen Inline- und Offline-Anwendungen eingesetzt werden.
Mit dieser neuen Generation der OCT-Messsysteme könnten Anwendungsfelder, wie beispielsweise die Inline-Messung von sehr dünnen mehrlagigen Folien, in Zukunft besser adressiert werden.
Passgenaue Förderung
Das Projekt ist Teil des ZIM-Förderprogramms des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz. Das Programm unterstützt innovative Projekte unterstützt, um dadurch Wertschöpfungspotenziale zu erschließen und das Niveau anwendungsnahen Wissens anzuheben.
»Dünnschicht-OCT« hat eine Laufzeit von drei Jahren.
