An der TU Wien arbeitet die Forschungsgruppe Prozesstechnik an einem Inline-Ellipsometriesystem, das mit SVS-Vistek Polarisationskameras betrieben wird. Über die Erfassung linearer und zirkularer Polarisationszustände ermittelt es die Kennzahlen R45 und Rz zur Analyse von Schichtdicke und Materialqualität. Dadurch lassen sich in Echtzeit Schichtmängel in Elektronik-, Pharma-, Kunststoff- und Glasbeschichtungen erkennen. Die modulare Lösung eignet sich für OLED-Displays, Batterieelektroden und Photovoltaik-Module und gewährleistet zuverlässige Inline-Qualitätskontrolle. Sie arbeitet berührungslos, schnell und wartungsarm.
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Transparente Materialien werden mit Polarisationssystemen effizient auf Spannungen geprüft
Moderne Polarisationssysteme in der industriellen Bildverarbeitung bieten präzise Analysemöglichkeiten zur Identifikation von Spannungsverteilungen in kristallinen oder polymeren Folien, zur Inspektion von mattierten oder unregelmäßig strukturierten Oberflächen sowie zur zuverlässigen Entzifferung kontrastarmer, schwarz-auf-schwarz gedruckter Markierungen. In Reifenfertigungsstraßen werden damit interne Beschädigungen und Verformungen frühzeitig detektiert. In der Pharmaabfüllung gewährleisten die Systeme eine automatisierte Blisterkontrolle, indem fehl- oder überzählige Tablettenpakete verlässlich erkannt werden. Sie steigern die Produktivität, senken Ausschussraten, erhöhen Anlagenverfügbarkeit nachhaltig.
Reflektiertes Licht bei vier Polarisationseinstellungen analysiert Schichtqualität und Dicke
Im neuen Analyseverfahren der TU-Wien-Forschungsgruppe Prozesstechnik wird auf Transmission verzichtet und stattdessen Ellipsometrie zur Schichtmessung verwendet. Projektleiter Ferdinand Bammer erfasst die Polarisationslage des reflektierten Lichts in vier Winkelpositionen (0°, 45°, 90° und 135°). Ein darauf abgestimmtes Rechenmodell verarbeitet die Intensitätsdaten zu den klassischen Ellipsometrieparametern ? und ?. Aus diesen Winkeln können Rückschlüsse auf die tatsächliche Schichtdicke und die Oberflächenqualität gezogen werden, was präzise Kontrollen ermöglicht und die Prozesssicherheit weiter erhöht.
Die Integration einer präzise kalibrierten Viertelwellenplatte in das Ellipsometrie-Setup ermöglicht die Messung nicht nur linearer Polarisationskomponenten, sondern auch zirkularer Anteile des reflektierten Lichts. Dieser zusätzliche Informationsträger gestattet die vollständige Rekonstruktion der Polarisationseigenschaften und verhindert Fehldeutungen bei Phasenverschiebungen. In Kombination mit klassischen ?- und ?-Parametern resultiert ein robustes System, das Schichtdickenanalysen mit hoher Reproduzierbarkeit und gesteigerter Auflösung sicherstellt. Es unterstützt die Inline-Kontrolle dünner Filmbeschichtungen in Echtzeitumgebungen und minimiert Messunsicherheiten durch optimierte Polarisationserfassung.
Die rein lineare Polarisationserfassung liefert die Umlaufrichtung der Polarisationsellipse nicht. Deshalb ergänzen die Forscher an der TU Wien ihre Messoptik um eine präzise ferromagnetische Viertelwellenplatte. Mit diesem Bauteil kann zirkular polarisiertes Licht detektiert werden. Aus den Messdaten berechnen sie die Kennzahlen R45 und Rz nach etablierten Ellipsometrieformeln. Diese kombinierte Methodik ermöglicht eine lückenlose Bestimmung aller Polarisationskomponenten und erhöht die Genauigkeit der Schichtdickenanalyse signifikant und unterstützt damit robuste Inline-Kontrollen in Echtzeit.
Exakte Schichtdickenkontrolle mit Inline-Ellipsometrie für Elektronik, Pharma, und Verpackung
Industriebetriebe setzen vermehrt auf Inline-Ellipsometrie, um den steigenden Anforderungen an Dünnfilmkontrollen gerecht zu werden: In der Elektronikproduktion und bei OLED-Display-Anwendungen ermöglicht sie eine kontinuierliche Überwachung der Schichtdicken, was zu höherer Ausbeute und reduzierten Nacharbeiten führt. Auch die Fertigung von Brennstoffzellenmembranen sowie Batterie-Elektroden profitiert von Echtzeitdaten über Schichtqualitäten. Daneben finden Photovoltaik-Module, pharmazeutische Abfüllanlagen sowie Lebensmittel- und Getränkeproduktionen Anwendung und garantieren eine konstante Produktqualität. Diese inlinefähige Messtechnik trägt zur Rückverfolgbarkeit und reduziert Ausfallraten in sensiblen Produktionsumgebungen bei.
GigE- und USB3-Modelle ermöglichen präzise Messungen bei variablen Bildraten
Um bei Geschwindigkeiten bis 24,5 fps hochwertige Bilddaten zu erfassen, greift Bammer auf das exo250ZGE GigE Vision-Modell mit 5 Megapixel Sensor zurück. Kommt es auf höhere Bildraten bis 75 fps an, wählt er die USB3-Kamera exo250ZU3 für schnelle Bildserien. Wenn Auflösungen von 12,3 Megapixeln erforderlich sind, setzt er die exo253ZU3 ein. Laut SVS-Vistek stellen diese Kameras die rauschärmsten Optionen im Marktsegment dar. Die Kombination gewährleistet exakte Resultate in automatisierten Produktionslinien.
Enge Kooperation ermöglicht rasche Integration der exo-Kameras in Ellipsometriesystem
Im Rahmen der frühen Entwicklungsphasen zeigte SVS-Vistek ein überzeugendes Verständnis für komplexe bildverarbeitungstechnische Anforderungen und stellte zeitnah qualifizierten Support bereit. Durch regelmäßige Meetings und individuelle Abstimmungsprozesse zwischen den Forschern der TU Wien und den SVS-Vistek-Technikern gelang eine nahtlose Implementierung der exo-Kameras ins Ellipsometriesystem. Diese enge Kooperation reduzierte den Aufwand für Tests und Anpassungen signifikant, verkürzte Projektzeitpläne und ermöglichte dem Team effizient valide Messdaten zu generieren und nachhaltig Betriebssicherheit steigernd.
Praxisgerechte Übersetzung von Polarisation und Schichtmessung für Industrie Entscheidungsträger
Um die im Labor erzielte Präzision in die industrielle Fertigung zu übertragen, ist es notwendig, das spezielle Zusammenspiel von Lichtpolarisation und Schichtwandlerfassung technisch zu vereinfachen. Projektleiter Bammer betont, dass entwickelten Verfahren in einer Form präsentiert werden müssen, die auch Fachfremden sofort Verständlichkeit bietet. Nur durch eine robuste, technisch anspruchslos übersichtliche, fehlerresistente Umsetzung und anschauliche, klare Kommunikation der Polarisationseffekte lassen sich hochgenaue inline-kontrollierte Prozesse realisieren und langfristig stabil im Produktionsumfeld betreiben.
Inline-Ellipsometrie erreicht rund zehn Prozent Schichtdicken-Genauigkeit im anspruchsvollen Verpackungsbereich
Anfangsinstallationen der neuen Wiener Ellipsometrie haben große Labore und Fertigungslinien zur PET-Flaschenanalyse bereits integriert. Die Inline-Sensorik erreicht zwar nicht die ultrahohe Auflösung herkömmlicher Laborellipsometer, bietet jedoch eine reproduzierbare Schichtstärkenmessung mit rund zehn Prozent Abweichung. Dank automatisierter Datenerfassung und unmittelbarer Auswertung ist das System besonders für industrielle Verpackungsanwendungen geeignet, in denen schnelle Prozesskontrolle und robuste Messtechnik im Dauereinsatz Priorität haben und gleichzeitig geringeren Platzbedarf als herkömmliche Inline-Messsysteme realisiert mit minimalem Wartungsaufwand.
Leistungsstarke Polarisationskameras eröffnen zahlreiche neue Industriefelder für flächige Beschichtungsprüfung
Angesichts des wachsenden Bedarfs an flächigen Qualitätssicherungen für Beschichtungen in Schlüsselbereichen wie Displayfertigung, Photovoltaik und Batterietechnologien hebt Bammer die Bedeutung der Polarisations- und Ellipsometrietechnik hervor. Moderne Polarisationskameras liefern präzise Informationen über Schichtdicke, Rauheit und Materialeigenschaften in Echtzeit und gewährleisten eine lückenlose Produktüberwachung. Durch nahtlose Integration in bestehende Fertigungslinien können Hersteller Kosten senken, Ausschuss minimieren und Prozessstabilität verbessern. Zudem eröffnen die erfassten Daten neue Analyse-, Optimierungs- und Vorhersagemöglichkeiten, die Wettbewerbsvorteile sichern.
Filterschritte definieren Lichtpolarisation und ermöglichen präzise Schichtdickenmessung ohne Berührung
Elektromagnetische Lichtwellen besitzen einen Polarisationszustand, der ihre Schwingungsausrichtung beschreibt und sich mittels optischer Filter gezielt auf bestimmte Richtungen auswählen lässt. Bei Reflexion an Grenzflächen variiert dieser Zustand in Abhängigkeit von Schichtdicke, Materialstruktur und Oberflächenrauheit. Moderne Bildverarbeitungssysteme registrieren diese Polarisationsmodifikation und nutzen mathematische Algorithmen, um berührungsfreie, genaue Messungen durchzuführen. So lassen sich Schichtdicken, Materialqualitäten und Herstellungsfehler zuverlässig erkennen und in Echtzeit dokumentieren und gewährleisten dadurch eine lückenlose Prozessüberwachung mit hoher Zuverlässigkeit.
Robuste inline Schichtdickenmessung in Elektronik, Pharma und industrieller Verpackung
Die Kombination des TU-Wien-Ellipsometriesystems mit SVS-Vistek Polarisationskameras erlaubt eine Inline-Analyse von Schichtdicken und Materialeigenschaften direkt in Fertigungslinien. Mittels Aufzeichnung linearer und zirkularer Polarisationsvariationen werden R45- und Rz-Kennzahlen ermittelt, um Beschichtungsfehler automatisiert zu detektieren. In Elektronik-, Pharma- und Verpackungsindustrie reduziert das Verfahren Ausfälle durch frühzeitige Warnsignale und liefert flächenhafte, wiederholbare Ergebnisse. Mit hoher Messfrequenz und minimalen Stillstandszeiten sowie automatischer Datendokumentation plattformübergreifend.
