28530 odwiedzin
20.11.2017 r.

III. Aparatura badawcza i unikatowe urządzenia techniczne

Powrót do grupy
Grupa zadań badawczych 4
Rozwój aparatury do badań materiałów funkcjonalnych i nanomateriałów oraz diagnostyki procesów technologicznych
Zadanie:
III.4.1. Aparatura skaningowych mikroskopów próbkujących
Kierownik zadania: prof. dr hab. inż. Wielisław Olejniczak (Uniwersytet Łódzki)


Celem zadania było opracowanie i wykonanie aparatury skaningowych mikroskopów próbkujących, przydatnej do wyznaczania charakterystyk powierzchni w skali nanometrycznej w zaawansowanym technologicznie przemyśle oraz badaniach naukowych.
Prace B+R zrealizowano zgodnie z harmonogramem zadania obejmującym następujące kamienie milowe: Koncepcja mikroskopów; Model głowicy pomiarowej mikroskopów; Model modułów sterownika mikroskopów; Model modułu panelu operatorskiego; Oprogramowanie sterujące mikroskopem; Aparatura mikroskopów w wersji prototypowej.
Wykorzystując metody projektowania komputerowego opracowano konstrukcję części mechanicznej i części elektronicznej mikroskopu. Zastosowane komputerowe narzędzia modelowania i symulacji pozwoliły na optymalizację opracowanych rozwiązań z uwzględnieniem modułowości struktury systemu i możliwości jej modyfikacji.
Opracowano metodę alokacji funkcji w złożonym systemie sterowania układu mechatronicznego, metodę justowania optycznego przy wykorzystaniu wskazań dodatkowego modułu z wyświetlaczem dotykowym, ułatwiającego obsługę mikroskopu oraz metody korekcji wychyleń piezoskanera w głowicy pomiarowej. W metodzie korekcji zastosowano nowatorskie rozwiązania, obejmujące wykorzystanie układu FPGA do implementacji algorytmu wyznaczania poprawek korekcyjnych. Dodatkowo opracowano autorską metodę detekcji amplitudy oraz drgań beleczki pomiarowej do obrazowania struktury powierzchni w trybie kontaktu przerywanego.
W celu weryfikacji założeń technicznych i walidacji uzyskanych wyników przeprowadzono wiele testów oraz sesji pomiarowych, w tym porównujących uzyskiwane wyniki z obrazami komercyjnych mikroskopów czołowych producentów światowych.