DD213620A1

DD213620A1 - DEVICE FOR EDITING AND MEASURING HAVED, LOW FLAVORS

Info

Publication number: DD213620A1
Application number: DD24805183A
Authority: DD
Inventors: Horst Waschull
Original assignee: Rathenower Optische Werke Veb
Priority date: 1983-02-18
Filing date: 1983-02-18
Publication date: 1984-09-19

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Werkstoffmikroskopie und gibt eine Vorrichtung an zum Bearbeiten und Messen gegen eine Referenzflaeche geneigter, ebener Flaechen,um geometrische Objektdetails in einer Richtung mit vergroessertem Massstab im Mikroskop abbilden zu koennen. Gemaess der Erfindung ist auf dem Tragarm, der auf der einen Seite die eingespannte Probe traegt und auf der anderen am Maschinengestell veraenderbar abgestuetzt ist, eine klapp-und abnehmbare Neigungsplatte angeordnet. Sie enthaelt in definiertem Abstand von ihrem Scharnier eine handelsuebliche Laengenmessuhr, deren Skalenwerte Winkeln in der Groessenordnung kleiner 5 Grad zugeordnet sind. Der definierte Abstand zwischen Scharnier und Messuhr ergibt sich aus den Winkelfunktionen. Eine Dosenlibelle dient zum Horizontieren der Vorrichtung. Sie ist besonders vorteilhaft anwendbar fuer die Vorbereitung von Werkstoffproben zur mikroskopischen Auswertung duenner Oberflaechenschichten.The invention relates to the field of material microscopy and provides a device for editing and measuring against a reference surface inclined, flat surfaces to map geometric object details in one direction with magnified scale in the microscope can. According to the invention, a hinged and detachable inclination plate is arranged on the support arm, which carries on one side the clamped sample and on the other veraenderbar on the machine frame abgestaetzt. At a defined distance from its hinge, it contains a standard length-measuring dial whose scale values are assigned angles of less than 5 degrees. The defined distance between hinge and dial gauge results from the angle functions. A circular level serves to level the device. It is particularly advantageous for the preparation of material samples for the microscopic evaluation of thin surface layers.

Description

Vorrichtung zum Bearbeiten und Messen geneigter, ebener Flächen. . .- , .-. . .. i " '':. ' '" \-^: : ' . .. " ; . ' ^{: :} Device for processing and measuring inclined, flat surfaces. , .-, .-. , .. i '''.''"\^-:'. .. "; ^: ' ^::

Anwendungsgebiet der ErfindungTo whom the invention dung area

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Werkstoffmikroskopie und gibt eine Vorrichtung zum Bearbeiten und Messen gegen eine Referenzfläche geneigter, ebener Flächen an, um geometrische Objektdetails in einer Richtung mit vergrößertem i4aßstab im Mikroskop abbilden zu können.The invention relates to the field of material microscopy and indicates a device for processing and measuring against a reference surface inclined, flat surfaces in order to map geometric object details in one direction with enlarged i4ästab in the microscope.

Gharakteristik ß.er bekannten technischen Lösungen Gharakteristik ß.er bek annten technis chen solutions

Bei der mikroskopischen Untersuchung von Werkstoffproben mit schichtartigen Zonen parallel zur Probenoberfläche wird in der Regel senkrecht zur Oberfläche ein Schnitt geführt, dessen Ebene nach ihrer entsprechenden Präparation die Untersuchungsfläche bildet ι: Bei dieser Schnittführung erscheinen alle Objektdetails in allen Richtungen der Ebene im gleichen Maßstab. Sind die Ausdehnungen der Öbjektdetails so klein, daß sie in die Größenordnung des lateralen Auflösungsvermögens des Mikroskopes kommen, dann wird deren meßtechnische Erfassung problematisch. Das Ergebnis ist mit großen Fehlern behaftet. Für solche Objektdetails, die im Verhältnis zur Längenausdehnung eine sehr geringe Breiten- und Höhenausdehnung besitzen, z.B. die Tiefe von spanend erzeugten Bearbeitungsriefen oder die Dicke von Schichten und Diffusionszonen, kann durch eine geneigte Schnittebene mit einem Winkel < 90° zur Normalen dieser Vorzugsrichtung eine scheinbare Spreizung erreicht werden. Der Spreizungsfäktor k ist winkelabhängig. Er gibt das Verhältnis von scheinbarer zu wahrer Ausdehnung an. Mit steigendem k-Wert wird der Neigungswinkel kleiner. Es gilt die bekannte Beziehung , 1 In the microscopic examination of material samples with layer-like zones parallel to the sample surface is usually perpendicular to the surface, a cut out whose plane forms the examination surface according to their preparation ι: In this cut all object details appear in all directions of the plane in the same scale. If the dimensions of the object details are so small that they are on the order of magnitude of the lateral resolution of the microscope, then their metrological detection becomes problematic. The result is fraught with big mistakes. For such object details, which have a very small width and height extension in relation to the longitudinal extent, eg the depth of machined grooves or the thickness of layers and diffusion zones, can by an inclined cutting plane with an angle < 90 ° to the normal of this preferred direction an apparent Spread can be achieved. The spreading factor k is angle-dependent. He indicates the ratio of apparent to true extension. As the k value increases, the angle of inclination becomes smaller. The known relationship applies, 1

.v. . ." , V , ·,:. *. * sin Λ : . · . .· . . .. . : ...v. , . ", V, ·,:. *. * Sin Λ:. ·.. ·. ..: ..:.

Um durch Werkstoffproben mit schichtartigen Zonen, deren Tiefenausdehnung gemessen werden soll, eine unter kleinem Winkel geneigte, ebene Präparationsfläche zu legen, bedarf es geeigneter Vorrichtungen zum fixieren der Probenlage und Meßeinrichtungen für die Winkelbestimmung.In order to lay a plane preparation surface inclined at a small angle through material samples with layer-like zones whose depth extension is to be measured, suitable devices for fixing the sample position and measuring devices for the determination of angles are required.

TSs ist bekannt, eine Probe auf eine keilförmige Unterlage zu legen, mit einem Gieß- oder Formharz einzubetten und diese meist zylindrische Verbundprobe normal zur Achse in gewohnter Weise zu präparieren* Diese Methode erfordert präzis gefertigte, keilförmige Unterlagen mit bekanntem Winkel, die nur einmal verwendungsfähig sind. Das Eingießen oder Einpressen bedarf besonderer Einrichtungen und Materialien. Außerdem entstehen relativ hohe Wartezeiten, bis weiterpräpariert werden kann, da das Aushärten des Gießharzes abgewartet werden muß* Sin präparationsbedingtes Abweichen von dem durch Einfügen der keilförmigen Unterlage gewollten Winkel kann nur schwer festgestellt und nicht mehr korrigiert werden.TSs are known to place a sample on a wedge-shaped base, embed it with a casting or molding resin and prepare this usually cylindrical composite sample normal to the axis in the usual way * This method requires precisely crafted, wedge-shaped documents with a known angle, which can only be used once are. Pouring or pressing requires special equipment and materials. In addition, relatively high waiting times, until further prepared, since the curing of the casting resin must be awaited * Sin preparation-related deviation from the desired by inserting the wedge-shaped base angle can be difficult to determine and no longer be corrected.

"Es ist weiterhin bekannt, prismatisch geformte handliche Proben auf geneigten Auflagen oder gegen geneigte Anschläge an die Bearbeitungswerkzeuge zu halten. Das bedingt für jeden Wechsel der Werkzeugart gesonderte Vorrichtungen und Berufserfahrung des Präparators. ?ür kleine Winkel ist diese Methode nicht anwendbar. '"It is also known to hold prismatically shaped handy samples on inclined supports or against inclined stops on the processing tools, which requires separate jigs and work experience of the preparation for each change of the tool type." For small angles this method is not applicable. "

Bekannt ist auch, mit kugelförmigen Werkzeugen eine kalottenförmige Vertiefung normal zur beschichteten Oberfläche einzusenken und aus der Kugelgeometrie auf die Schichtdicke zu schließen. Dieses Verfahren;ist werkzeugbedingt auf sprödharte Werkstoffproben beschränkt, weil es für zähe, duktile Werkstoffe keine geeigneten Werkzeuge gibt. Außerdem ist diese Präparationsmethode wegen der nichtebenen Flächenform für mikroskopische Untersuchungen nicht so sehr geeignet, da die Schärfentiefe mikroskopischer Objektive eng begrenzt ist und daher eine sehr flache Wölbung am Präparat erforderlich macht.It is also known, with spherical tools sink a dome-shaped recess normal to the coated surface and close from the ball geometry on the layer thickness. Due to the tool, this process is limited to brittle-hard material samples because there are no suitable tools for tough, ductile materials. In addition, this preparation method is not very suitable for microscopic investigations because of the non-planar surface shape, since the depth of field of microscopic objectives is narrowly limited and therefore requires a very shallow curvature on the preparation.

Aus der Halbleiterfertigung sind Vorrichtungen bekannt (z.B. OH-PS 416 359, DE-OS 2 141 222 und DE^OS 2 330 618), die an dünnen, scheibenförmigen Werkstücken gleicher Abmessungen eine schräg umlaufende Fläche unter konstantem, großem Winkel anzuarbeiten gestatten, so daß zu koßtaktierende Bereiche besser zugänglich werden· Sie sind zwar tür 4as gleichzeitige Be-From semiconductor manufacturing devices are known (eg OH-PS 416 359, DE-OS 2 141 222 and DE ^ OS 2 330 618), which allow work on thin, disk-shaped workpieces of the same dimensions an obliquely rotating surface at a constant, large angle, so that more accessible to koßtaktierende areas · Although they are door 4as simultaneous loading

arbeiten vieler Werkstücke ausgelegt, gestatten jedoch meist nur die Aufnähme dünner, scheibenartiger Körper·work of many workpieces designed, but usually allow only the inclusion of thin, disk-like body ·

Nach einer Veröffentlichung von CG. Hoffmann (Microstructural Science, Volume 2» Part A₁.. p·. 557-361· New York:, London, Amsterdam: American Bisevier Publishing Oo·»Inc. 1975) ist eine Vorrichtung bekannt, mit deren Hilfe Einzelproben normal zur Probenachse auf horizontal umlaufenden ebenen Werkzeugen bearbeitet werden können. Me Vorrichtung besteht aus einem biegesteifen Tragarm, an dessen einer Seite di.e Probe befestigt ist und an dessen anderer Seite sich zwei höhenverstellbare, einander gegenüber angeordnete Gewindebolzen befinden. Während die Gewindebolzen auf einer horizontalen Platte am Maschinengestell auf liegen, wird die Probe auf daß ebene Bearbeitungswerkzeug aufgesetzt und mittels einer Dosenlibelle und den beiden Gewindebolzen parallel zum Tragarm und zur Werkzeugfläche ausgerichtet. Die Vorrichtung wird von Hand gehalten, belastet und pendelnd geführt.After a publication by CG. Hoffman (Microstructural Science, Vol. 2, Part A ₁ .. p. 557-361. New York, London, Amsterdam: American Bisevier Publishing Oo. Inc., 1975) discloses a device that allows specimens to be normal to the sample axis can be processed on horizontal rotating flat tools. Me device consists of a rigid support arm, on one side di.e sample is attached and on the other side there are two height-adjustable, oppositely arranged threaded bolts. While the threaded bolts lie on a horizontal plate on the machine frame, the sample is placed on that level machining tool and aligned by means of a circular level and the two threaded bolts parallel to the support arm and the tool surface. The device is held by hand, loaded and guided swinging.

Mit dieser Vorrichtung ist zwar, wenn auch für diesen Zweck nicht vorgesehen, ein Winkel an eine Präparatfläche anarbeitbar, jedoch ein Massen dieses Winkels mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden und eine Heproduzierbarkeit nicht gegeben.Although this device is not provided for this purpose, an angle to a specimen surface operable, but a masses of this angle associated with considerable difficulties and not given a Heproduzierbarkeit.

Ziel der Erfindung Aim of the invention

.Das Ziel der Erfindung besteht darin, unter Berücksichtigung der Vor- und Nachteile der bekannten Vorrichtungen und Bearbeitungsmaschinen mit horizontal umlaufenden ebenen Läpp-, Schleif- und Polierwerkzeugen, eine Vorrichtung zum Bearbeiten und Messen geneigter, ebener Flächen an Werkstoffproben anzugeben, mit der unter beliebigen Winkeln im Bereich hoher Spreizfaktoren eine mikroskopierfähige Untersuchungsflache an- j gearbeitet und deren Neigungswinkel zur Heferenzflache mit I hinreichender Genauigkeit bestimmt werden kann. jThe object of the invention is, in view of the advantages and disadvantages of the known devices and processing machines with horizontally encircling planar lapping, grinding and polishing tools, to specify a device for processing and measuring inclined, flat surfaces on material samples, with the arbitrary Angle in the range of high spreading factors a microscopic examination surface worked j and whose inclination angle to Heferenzflache with I sufficient accuracy can be determined. j

Durch die Erfindung sollen der zeitliche Aufwand, die Reprodu- ^! zierbarkeit und die Ergebnis-Sicherheit beim mikroskopischen Untersuchen dünner Schichten wesentlich verbessert werden.The invention of the time, the repro- ^! and safety of results when microscopically examining thin layers can be significantly improved.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die aus der Zielstellung hervorgehende Aufgabe wurde gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß sich auf dem bekannten .The resulting from the objective task has been solved according to the invention in such a way that is based on the known.

Tragarm eine klappbare Neigungsplatte mit Dosenlibelle, Meßuhr, Stellschraube und Rückholfeder derart befindet, daß ihr Scharnier dem probenseitigen Ende des biegesteifen Tragarmes zugewandt ist j bzw. die Scheitelpunkte der Öffnungswinkel zwischen Tragarm und Neigungsplatte entgegengesetzt angeordnet sind, und daß der Abstand zwischen dem Scharnier der Neigungsplatte und dem Tast stift der Meßuhr durch Anwendung der bekannten Winkelfunktionen derart festgelegt ist, daß Längenmeßeinheiten Winkeln zugeordnet werden können.Support arm a folding inclination plate with circular level, dial gauge, screw and return spring is such that its hinge is the sample-side end of the rigid support arm j or the vertices of the opening angle between support arm and tilt plate are arranged opposite, and that the distance between the hinge of the tilt plate and the tactile pin of the dial gauge is determined by applying the known angle functions such that Längenmeßeinheiten angles can be assigned.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Gestaltung des Scharnieres und die Anordnung der Rückholfeder der Neigungsplatte mit bekannten Mitteln, wie z.B. einsteckbarer Scharnierbolzen oder einsteckbare Blattfeder, in der Weise, daß die iJeigungsplatte zur Erleichterungder Hantierungsarbeiten am Tragarm auch abnehmbar ist. •. Λ-/ ; ;''\ ^:.;:- / . ,-.'. ' ' ' . Another feature of the invention is the design of the hinge and the arrangement of the return spring tilt plate by known means, such as plug-in hinge pin or plug-in leaf spring, in such a way that the iJeigungsplatte is also removable to facilitate the handling of the support arm. •. Λ- /; ; ' ^'\:;: - /.. -. '. ' ''.

Sine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich, wenn die Neigungsplatte aus zwei durch ein Scharnier verbundenen Platten besteht, wodurch Lagerstelle und Aufhängung der Rückholfeder am Tragarm entfallen können. Sie werden in die Neigungsplatte verlagert, die dann an beliebiger Steile der oberen Tragarmfläche aufgelegt und wieder abgenommen werden kann. ,Sine particularly advantageous embodiment of the device according to the invention is obtained when the inclination plate consists of two plates connected by a hinge, whereby storage and suspension of the return spring on the support arm can be omitted. They are relocated to the tilt plate, which can then be placed on any part of the upper Tragarmfläche and removed again. .

Ausführun ^ SExample

Die Erfindung soll nachstehend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert werden. Ss zeigen:The invention will be explained in more detail below with the aid of a drawing. Ss show:

Fig. 1 eine Darstellung im Schnitt durch den Tragarm mit aufgesetzter Vorrichtung nach Beendigung des Winkelanschliffes;Figure 1 is a representation in section through the support arm with attached device after completion of the Winkelanschliffes.

Fig. 2 die vergrößerte Darstellung der Probe mit Referenzfläche nach Beendigung des Winkelanschliffes;2 shows the enlarged view of the sample with reference surface after completion of the Winkelanschliffes.

Fig. 3 eine weitere Variante der möglichen Gestaltungsformen der Vorrichtung.Fig. 3 shows a further variant of the possible design forms of the device.

Der zweckmäßigerweise trapezförmige Tragarm 1 ist an seinem breiten Ende mittels zweier, in ausreichendem Abstand zueinander angeordneter Stellschrauben 2 am Maschinengestell in je eixier Kugelpfanne od* dgl. abgestützt, wobei eine der Kugelpfannen zürn Ermöglichen einer horizontalen Schwenkbarkeit des Tragarmes ί auch durch eine andere Gleitfläche ersetzt seinThe expediently trapezoidal support arm 1 is at its wide end by means of two sufficiently spaced adjusting screws 2 on the machine frame in each eixier ball socket *. The like. Supported, wherein one of the ball sockets zürn enabling horizontal pivoting of the support arm ί also replaced by another sliding surface his

.kann. Am schmalen Ende des Tragarmes 1 ist? die Probe 3 im Prpbenhalter A- befestigt· An beliebiger Stelle des Tragarmes 1 befindet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung mit der Neigungsplatte 5, deren öffnungswinkel durch Drehen der Stellschraube 6 veränderbar ist. Die Rückholfeder 7 sorgt für ständigen Kontakt der Stellschraube 6 mit dem Tragarm 1. Eine handelsübliche Längenmeßuhr 8 ist in einem definierten Ab·* stand b zumScharnier 9 der Neigungsplatte 5 angeordnet, der 34,3mm beträgt, wenn eine Winkelminute einem Skalenteil von 0,01 mm an der Längerimeßühr 8 entsprechen soll. Mit 10 ist eine Dosenlibelle bezeichnet, die an beliebiger Stelle der oberen Fläche der Neigungsplatte 5 angeordnet sein kann und das Horizontieren der Neigungsplatte zum Tragarm 1 und/oder zum Bearbeitungswerkzeug 11 ermöglicht..can. At the narrow end of the support arm 1 is? the sample 3 in the Prbenhalter A fixed · At any point of the support arm 1 is the device according to the invention with the inclination plate 5, the opening angle is changed by turning the screw 6. The return spring 7 ensures constant contact of the adjusting screw 6 with the support arm 1. A commercially available length-measuring watch 8 is arranged in a defined distance b from the hinge 9 of the inclination plate 5, which is 34.3 mm, if an angular minute corresponds to a scale of 0.01 mm should correspond to the Längerimeßühr 8. Denoted at 10 is a circular level which may be located anywhere on the upper surface of the tilt plate 5 and allows for leveling of the tilt plate to the support arm 1 and / or the machining tool 11.

i>ie Heigungsplatte 5 kann vörteilhafterweise auch geteilt öein (Pig. 3)» wobei die Platte 12 die Funktion des Teiles am Tragarm 1 übernimmt, der zur Aufnahme der Neigungsplatte 5 in Fig. 1 dient. Die Neigungsplatte 5 läßt sich so an beliebiger Stelle der oberen fläche am Tragarm 1 aufsetzen und abnehmen, . : '-' "-:' ' ' ^; ':' ' 'V-.'' :' '. .' ·".' ' ^: '. .'- ^ür Erzeugung einer geneigten Fläche gegen die Referenzfläche des horizontierten Bearbeitungswerkzeuges 11 werden die Stellschrauben 2 so weit aus dem Tragarm 1 herausgeschraubt, daß die Vorrichtung eine Schrägstellung derart einnimmt, daß das Ende mit der eingespannten Probe bei Linksdrehung des Bearb <5itungswerkzeuges 11 höhersteht. Zur Bestimmung des Winkels wird mittels Stellschraube 6 und Dosenlibelle 10 die Neigungsplatte 5 horizontiert. Bin seitliches Abweichen der Libellenblase kann durch Drehen an den Stellschrauben 2 korrigiert werden. Der abzulesende Winkel entspricht dem Neigungswinkel der Referenzfläche gegen die Ebene des Bearbeitungswerkzeuges 11. In dem Maße, wie die Probe abgearbeitet wird, ändert sich auch der eingestellte Winkel (Neigungsplatte zum Schleifwerkzeug). J3s^genügt, am linde der Bearbeitung durch Drehen an 41^er Stellschraube 6 die Neigungsplatte ^ zu horizontieren und den endgültigen gehauen Winkelwert abzulesen.The lifting plate 5 can also be partially divided (Fig. 3), whereby the plate 12 assumes the function of the part on the supporting arm 1 which serves to receive the tilting plate 5 in FIG. The inclination of plate 5 can thus be anywhere on the top surface on the support arm 1 mounting and dismounting. : '-'"-:'''^; ':'''V-.'':''. · ". '' ^: '. .'- ^ ÜR forming an inclined surface against the reference surface of the leveled machining tool 11, the screws 2 are so far screwed out of the support arm 1 so that the device occupies an inclined position such that the end with the clamped sample in clockwise rotation of the arr <5itungswerkzeuges 11 higher stands. To determine the angle, the inclination plate 5 is leveled by means of adjusting screw 6 and circular level 10. Lateral deviation of the bubble can be corrected by turning the adjusting screws 2. The angle to be read corresponds to the angle of inclination of the reference surface against the plane of the machining tool 11. As the sample is processed, the set angle (inclination plate to the grinding tool) also changes. J3s ^ is enough, at the linde of processing by turning 41 ^he set screw 6 to level the tilt plate ^ and read off the final hewn angle value.

Claims

ijirfindungsanspr uch

1. An apparatus for editing and measuring inclined, flat surfaces, which consists of a rigid support arm at the one end of the sample is located and at the other end two opposing height-adjustable threaded bolts are arranged, characterized in that on the support arm a hinged tilt plate (5) with circular level, dial gauge, set screw and return spring is such that its hinge (9) the sample side ISa de the rigid support arm (1) faces and that the distance (b) between the hinge (9) of the tilt plate and the stylus the Längenmeßuhr (8) is determined by application of the known Winkelfunktionen such that Längenmeßeinheiten angles can be assigned.

2. Device according to item 1, characterized in that the inclination plate (5) on the support arm (1) by means of known means is designed to be removable.

5. Device according to item 1 and 2, characterized in that the inclination plate C5) consists of two duroh a hinge interconnected plates.

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