Ganz genau hingeschaut

Warum hochauflösende Displays und ultrastabile Messtechnik ein perfektes Paar bilden.

Foto: SIOS; peshkov / ilyaka / stock.adobe.com
(PresseBox) ( Ilmenau, )
Technologische Entwicklungen von heute folgen in vielen Industriebereichen einem gemeinsamen Trend: Die Erzeugnisse werden komplexer, leistungsfähiger und größer, wobei die Bauteile und Objektstrukturen immer kleiner kompakter werden.
Diese Aussage trifft auch auf die Technologie der Displayherstellung zu – eine der Hauptanwendungen für das von der SIOS entwickelte Differenz-Interferometer SP 5000 DI.
Betrachtet man beispielsweise das weltweit größte 8K-Display der Firma Sharp: dieses hat eine Auflösung von 7680 x 4320 Pixeln und eine gigantische Bildschirmdiagonale von 304,8 cm. Dabei ist die Herstellung der optoelektronischen Komponenten zur Darstellung jedes einzelnen Pixels eine enorme technologische Herausforderung. Sie besteht darin, Mikrostrukturen elektronisch anzusteuern und in gleichen Abständen zueinander anzuordnen. Die allgemeine Anforderung an das sogenannte Stitching - die Anreihung von einzelnen Strukturen - liegt im Bereich von 45 nm/m. Dies ist in etwa vergleichbar mit der perfekten Anreihung von Kirschkernen (Ø 8-10 mm) auf der Gesamtfläche Thüringens.

Es steigen jedoch nicht nur die Anforderungen an die Elektronikfertigung oder Halbleiterindustrie, sondern zunehmend auch an Bereiche wie z. B. die Materialwirtschaft, den Werkzeug- und Maschinenbau mit engen Fertigungstoleranzen.  

Alle Anforderungen haben Folgendes gemeinsam:

Die Bauteile und Objektstrukturen müssen
  • hergestellt,
  • verifiziert und
  • gemessen werden.
Laserinterferometrie ist das einzige Verfahren in der Längenmessung, das in der Lage ist, eine enorme Auflösung mit einem großen Messbereich zu verbinden.
Die schwierigste Problematik bei der Lösung der Messaufgaben besteht darin, dass die Herstellungsvorgänge der oben beschriebenen Displays nicht unter idealen Bedingungen im Vakuum stattfinden, sondern den schwankenden Einflüssen der Umgebung, wie Temperatur, Luftdruck oder Feuchte ausgesetzt sind.

So besteht die größte Herausforderung und zugleich Innnovation bei der Entwicklung eines Interferometers darin, geeignete Hightech-Materialen und Elektronikkomponenten für den industriellen Einsatz zu finden bzw. zu vereinen, die über möglichst stabile thermische und physikalische Eigenschaften verfügen, um eine hohe Messgenauigkeit auch über einen längeren Zeitraum und schwankenden Umwelteinflüssen zu gewährleisten.

Der SIOS Meßtechnik GmbH ist es gelungen, ein ultrastabiles und schnelles Differenz-Laserinterferometer für die Längen- und Winkelmessung mit einer Auflösung im Picometerbereich für den industriellen Einsatz zu entwickeln.

Durch den Aufbau mit einem herausgeführten Referenzstrahl kann das Messsystem in größerem Abstand zum Messort platziert werden, ohne dass die Auflösung und die Stabilität der Messung signifikant beeinflusst wird.

Die Längenauflösung des Interferometers liegt bei 5 pm und ist durch das Differenzprinzip des Messsystems bei gleichen Strahllängen auch unter normalen Bedingungen erreichbar.

Der Messbereich für die Längenmessung liegt bei mehreren Metern, wenn kippinvariante Reflektoren für die Messungen verwendet werden. Das System ist modular aufgebaut und kann dadurch an die Messaufgabe angepasst werden. Die Justage ist einfach und langzeitstabil realisierbar. Der Aufbau von Mehrachssystemen auf der Basis des Differenz-Laserinterferometers ermöglicht Mehrkoordinatenmessungen.

Das ultrastabile Differenz-Laserinterferometer zeichnet sich durch eine einzigartige thermische Stabilität aus und kann auch für Langzeitmessungen in Forschung und Entwicklung, z. B. bei Materialuntersuchungen, eingesetzt werden.

Die Entwickler der SIOS haben es geschafft, ein um den Faktor 25 stabileres Interferometer gegenüber den Mitbewerbern zu entwickeln. So wird die SIOS auch in der Zukunft den Ansprüchen ihrer Zielgruppe Rechnung tragen können.
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