Функция расширенного фокуса в микроскопии: решения от компании Sunny Optical и компании SIAMS

Функция расширенного фокуса (Extended Depth of Field, EDF/EDOF) преодолевает физическое ограничение оптических систем — малую глубину резкости — путём автоматического объединения серии изображений, полученных на разных фокальных плоскостях (Z-стек), в единое полностью чёткое 2D-изображение. Технология незаменима при работе с образцами, имеющими топографию.

Ключевые области применения

1. Анализ изломов после механических испытаний (рис.1.1/рис.1.2).

рис.1.1

рис.1.2

Особенность образцов: сложный микрорельеф с перепадами высот от десятков микрон до нескольких миллиметров (вязкие «чашечки», хрупкие кристаллические поверхности).

Проблема без EDF: при увеличениях 10–50× глубина резкости составляет единицы–десятки микрон — большая часть излома остаётся размытой.

Решение: сборка Z-стека с последующей реконструкцией даёт изображение с сохранением топографических деталей по всей площади излома, критически важных для определения механизма разрушения.

2. Контроль электронных компонентов и полупроводниковых структур (рис.2.1/рис.2.2 и рис.3.1/рис.3.2).

рис.2.1

рис.2.2

Типичные объекты:

· печатные платы с компонентами разной высоты (чипы, конденсаторы, BGA-корпуса);

· Полупроводниковые пластины с многоуровневой металлизацией и переходными отверстиями.

Преимущества EDF:

· Одновременная фокусировка на элементах с перепадом высот до 3 мм;

· Сохранение цветовой дифференциации материалов (медь, припой, золото);

· Выявление микродефектов (трещин в паяных соединениях, отслоений) без потери резкости.

рис.3.1

3. Материалография: травленые металлографические шлифы.

Причина рельефа: селективное травление границ зёрен и фаз создаёт микрорельеф высотой 0.5–10 мкм.

Критичность для анализа: при увеличениях 200–1000× глубина резкости объектива составляет всего 0.2–0.8 мкм — без EDF невозможно визуализировать структуру целиком.

Результат: чёткое отображение границ зёрен, фазовых составляющих и дефектов микроструктуры на едином изображении.

4. Контроль покрытий в поперечном сечении (включая «завал края»)

Особенность подготовки: образцы для анализа покрытий запрессовываются в смолу с последующей шлифовкой и полировкой до получения поперечного сечения.

Проблема «завала края»: при полировке мягкая смола стирается быстрее твёрдого материала или покрытия, образуя микроскопический уступ («завал») высотой 1–20 мкм у границы материал/смола.

Без EDF:

· при фокусировке на поверхности покрытия — край и зона завала размыты, невозможно точно измерить толщину у границы;

· при фокусировке на крае — теряется информация о структуре покрытия в центральной зоне.

Преимущества EDF:

· одновременная резкость на всей толщине покрытия — от центральной зоны до края с завалом;

· возможность точного измерения толщины покрытия в разных точках поперечного сечения без искажений;

· визуализация дефектов у края: отслоений, пор, микротрещин в зоне завала, которые часто становятся точками зарождения коррозии и других дефектов.

Функция расширенного фокуса превращает микроскоп из инструмента для наблюдения «тонких срезов» пространства в систему для полноценной визуализации трёхмерных структур на плоском изображении. Поддержка как автоматического, так и ручного режимов обеспечивает универсальность применения — от высокопроизводительного контроля в промышленности до точных исследований в материаловедческих лабораториях.

Особую ценность технология представляет при анализе критически важных зон, где потеря резкости даже на нескольких микронах делает невозможной корректную интерпретацию:

· зона зарождения трещины на изломе;

· паяные соединения под компонентами на плате;

· границы зёрен после травления;

· край покрытия в зоне завала запрессованного образца.

Интеграция EDF с другими функциями (панорамная съёмка для крупных изломов, HDR для сложных осветительных условий) создаёт комплексное решение для документирования и анализа рельефных образцов любого типа.

Компания Мелитэк готова предложить микроскопы и ПО для решения различных задач и под разный бюджет. Подробную информацию вы можете узнать у наших менеджеров отдела материалографии.

Подробнее об оптических микроскопах на: https://melytec-testing.ru/catalog/opticheskie-mikroskopy/

#мелитэк #мелитэктестинг #Оптические_микроскопы #SunnyOptical