Zastosowanie konfokalnej laserowej mikroskopii skaningowej do oceny cech stereometrycznych powierzchni technicznych

• Autorzy: Kapłonek W. , Łukianowicz C. , Nadolny K. , Tomkowski R.

Warianty tytułu

EN

Confocal laser scanning microscopy used for assessment of stereometric features of engineering surfaces

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Coraz częściej we współczesnej metrologii wielkości geometrycznych stosowane są metody oraz urządzania pierwotnie opracowane dla innych celów oraz wykorzystywane w odrębnych dziedzinach nauki i techniki. Od kilku lat obserwuje się wzrost zainteresowania metodami mikroskopii konfokalnej związanymi do tej pory głównie z naukami biologicznymi i medycznymi. Jedną ze współczesnych odmian tych klasycznych metod jest konfokalna laserowa mikro- skopia skaningowa CLSM (ang. Confocal Laser Scanning Microscopy), opracowana pod koniec lat 80-tych XX w. W pracy przeanalizowano możliwość wykorzystania konfokalnej laserowej mikroskopii skaningowej do analizy cech stereometrycznych powierzchni technicznych. Przedstawiono podstawy tej metody oraz zaprezentowano wybrane wyniki badań doświadczalnych prowadzonych z zastosowaniem zaawansowanego mikroskopu laserowego LEXT OLS3100 firmy Olympus. Ocenie poddano wzorce kontrolne typu C (w odmianach C2 i C3), służące do wzorcownia i okresowego sprawdzania profilometrów stykowych oraz powierzchnię elastycznej foliowej taśmy mikrościernej typu IDLF (ang. Imperial Diamond Lapping Film). Pomiary dokonywane były dla wybranych ustawień mikroskopu w zależności od rodzaju badanego materiału. Zarejestrowane dane pomiarowe przetwarzano i analizowano wykorzystując dedykowane oprogramowanie o nazwie LEXT-OLS 5.0 opracowane przez producenta urządzania. Wyniki badań potwierdziły wysoką przydatność wykorzystanego urządzenia pomiarowego oraz jego duże możliwości oceny struktury geometrycznej różnego rodzaju powierzchni technicznych.

EN

In modern metrology of geometric quantities there are often used methods originally developed for other applications and used in separate fields of modern science and technology. For several years there has been increasing interest in methods of confocal microscopy related up to now to the medical and biological sciences. One of the modern variant of these classical methods is CLSM (Confocal Laser Scanning Microscopy). This method was developed in the late 80's. In the paper there are presented and discussed the possibilitiesof using confocal laser scanning microscopy for the assessment of stereometric features of the engineering surfaces. The authors describe the basics of this method and present selected results of experimental investigations carried out using the advanced 3D laser micro-scope LEXT OLS3100 produced by Olympus (Fig. 1). The calibration specimens of C type (C2 and C3 variants) for calibrating the stylus profilometers (Figs. 2 and 3) and the surface of the microfinishing film of IDLF type (Imperial Diamond Lapping Film) (Fig. 4) were assessed. Measurements were taken for selected micro-scope settings, depending on the type of a material surface structure. The recorded measurement data were processed and analysed using dedicated LEXT OLS 5.0 software developed by the microscope manufacturer. The results of investigations confirmed the high usefulness of the measuring system for measurements of the geometrical structure of various types of engineering surfaces.

Słowa kluczowe

PL

mikroskopia skaningowa konfokalna laserowa; topografia powierzchni; cechy stereometryczne; powierzchnie techniczne

EN

confocal laser scanning microscopy; surface topography; stereometric features; engineering surfaces

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 57, nr 11
• Strony: 1409--1413
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kapłonek W.

autor

Łukianowicz C.

autor

Nadolny K.

autor

Tomkowski R.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Mechaniczny, Katedra Inżynierii Produkcji, ul. Racławicka 15-17, 75-620 Koszalin,

Bibliografia

• [1] Nazarian A., et al: Quantitative Micro-Computed Tomography: A Non-Invasive Method to Assess Equivalent Bone Mineral Density. Bone, Vol. 43, No. 2, 2008, 302-311.
• [2] Stock S. R.: MicroComputed Topography: Methodology and Applications. CRC Press, Boca Raton, 2008.
• [3] Hsieh J.: Computed Tomography: Principles, Design, Artefacts and Recent Advances (SPIE Press Monograph Vol. PM114). SPIE Press, Bellingham, 2003.
• [4] Kalender W. A.: Computed Tomography: Fundamentals, System Technology, Image Quality, Applications. John Wiley & Sons, 2011.
• [5] Paddock S. W. (Ed.): Confocal Microscopy: Methods and Protocols (Methods in Molecular Biology Vol. 122). Humana Press, 1999.
• [6] Hibbs A. R.: Confocal Microscopy for Biologists. Springer, 2003.
• [7] Pawley J. B. (Ed.): Handbook of Biological Confocal Microscopy (3rd Edition), Springer Science+Buisness Media, New York, 2006.
• [8] Claxton N. S., Fellers T. J., Davidson M. W.: Laser Scanning Confocal Microscopy. http://www.olympus fluoview.com/theory/LSCMIntro.pdf
• [9] Miller F. P., et al: Confocal Laser Scanning Microscopy. Alphascript Publishing, Amsterdam, 2010.
• [10] Adamczak S.: Pomiary geometryczne powierzchni - zarysy kształtu, falistość i chropowatość. WNT, Warszawa, 2008.
• [11] Olympus Corp.: Confocal Laser Scanning Microscope LEXT OLS3100 - Welcome to the World of LEXT 3D (Brochure), 2007.
• [12] Minsky M.: Memoir on Inventing the Confocal Scanning Microscope, Scanning, Vol. 10, 1988, 128-138.
• [13] Minsky M.: Microscopy Apparatus, US Pat. 3,013,467,1961.
• [14] Egger M. D., Petran M.: New Reflected-Light Microscope for Viewing Unstained Brain and Ganglion Cells. Science, Vol. 157, No. 786, 1967, 305-307.
• [15] Davidovits P., Egger M. D.: Photomicrography of Corneal Endothelial Cells in vivo. Nature, Vol. 244, 1973, 366-367.
• [16] Brakenhoff G. J., Blom P., Barends P.: Confocal Scanning Light Microscopy with High Aperture Immersion Lenses. Journal of Microscopy, Vol. 117, 1979, 219-232.
• [17] Sheppard C. J. R., Wilson T.: Effect of Spherical Aberration on the Imaging Properties of Scanning Optical Microscopes. Applied Optics, Vol. 18, No. 7, 1979, 1058-1063.
• [18] Amos W. B., White J. G.: How the Confocal Laser Scanning Microscope Entered Biological Research. Biology of the Cell, Vol. 95, 2003, 335-342.
• [19] Hamilton D. K., Wilson T.: Scanning Optical Microscopy by Objective Lens Scanning. Journal of Physics E: Scientific Instruments, Vol. 19, 1986, 52-54.
• [20] Carey N., Daeid N. N.: Confocal Laser Scanning Microscopy of Electrical Conductors at Fire Scenes. Microscopy and Analysis (EU), Vol. 24, No. 6, 2010, 5-7.
• [21] Powers B. M., Ham M., Wilkinson M. G.: Small Data Set Analysis in Surface Metrology: An Investigation Using a Single Point Incremental Forming Case Study. Scanning, Vol. 32, 2010, 199-211.
• [22] Ficker T., Martišek D., Jennings H. M.: Roughness of Fracture Surfaces and Compressive Strength of Hydrated Cement Pastes. Cement and Concrete Research, Vol. 40, 2010, 947-955.
• [23] Haosheng C., Shihan L.: Inelastic Damages by Stress Wave on Steel Surface at the Incubation Stage of Vibration Cavitation Erosion. Wear, Vol. 266, 2009, 69-75.
• [24] Matuszewski M., Styp-Rekowski M.: Konfokalny laserowy mikroskop skaningowy w badaniach tribologicznych. Tribologia, Vol. 41, No. 1, 2010, 157-165.