In-situ Geometrieerfassung flüssigkeitsbedeckter Mikrostrukturen unter Verwendung konfokaler Fluoreszenzmikroskopie

Die in-situ Geometrieerfassung von Mikrostrukturen, bei Fertigungsprozessen wie Laser Chemical Machining (LCM), stellt besondere Anforderungen an optische Messsysteme, da die Messobjekte von einem Fluid umgeben sind. Konfokale Fluoreszenzmikroskopie wurde zuvor eingesetzt, um die Messbarkeit bei metallischen Oberflächen mit starken Krümmungen zu erhöhen. Dazu wird die stärker streuende Fluoreszenz einer dünnen Fluorophorbeschichtung < 100 µm detektiert. Der Signalabfall an den Grenzschichten zwischen Messobjekt und Luft bestimmt so die Oberflächenposition. Die Erfassung dickerer Schichten (> 1 mm), wie bei der in-situ Anwendung am LCM-Prozess, zeigt im Gegensatz zu dünnen Schichten starke Abhängigkeiten von den Parametern Fluorophorkonzentration und Oberflächenreflexionsgrad. Die Auswertung setzt daher eine physikalische Modellierung des Fluoreszenzsignals voraus. Dieser Beitrag charakterisiert erstmals den Einfluss dieser Parameter auf die Erfassung und -auswertung dicker Schichten. Es zeigt sich, dass die Unsicherheit der Oberflächengeometrieauswertung mit dem Reflexionsgrad korreliert. Außerdem existiert eine dickenabhängige, für die Erfassung optimale, Fluorophorkonzentration.