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Category : Profilométrie | Hauteur et épaisseur des marches

 

Topographie de la surface de la fibre de verre à l'aide de la profilométrie 3D

TOPOGRAPHIE DE LA SURFACE DE LA FIBRE DE VERRE

EN UTILISANT LA PROFILOMÉTRIE 3D

Préparé par

CRAIG LEISING

INTRODUCTION

La fibre de verre est un matériau fabriqué à partir de fibres de verre extrêmement fines. Elle est utilisée comme agent de renforcement pour de nombreux produits polymères ; le matériau composite qui en résulte, connu sous le nom de polymère renforcé par des fibres (FRP) ou de plastique renforcé par du verre (GRP), est appelé "fibre de verre" dans l'usage courant.

IMPORTANCE DE L'INSPECTION MÉTROLOGIQUE DES SURFACES POUR LE CONTRÔLE DE LA QUALITÉ

Bien qu'il existe de nombreuses utilisations du renforcement en fibre de verre, dans la plupart des applications, il est crucial qu'elles soient aussi solides que possible. Les composites en fibre de verre présentent l'un des rapports résistance/poids les plus élevés du marché et, dans certains cas, ils sont plus résistants que l'acier. Outre la résistance élevée, il est également important d'avoir la plus petite surface exposée possible. Les grandes surfaces en fibre de verre peuvent rendre la structure plus vulnérable aux attaques chimiques et éventuellement à l'expansion du matériau. Par conséquent, l'inspection de la surface est essentielle au contrôle de la qualité de la production.

OBJECTIF DE MESURE

Dans cette application, le NANOVEA ST400 est utilisé pour mesurer la rugosité et la planéité de la surface d'un composite en fibre de verre. En quantifiant ces caractéristiques de surface, il est possible de créer ou d'optimiser un matériau composite en fibre de verre plus solide et plus durable.

NANOVEA

ST400

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PARAMÈTRES DE MESURE

PROBE 1 mm
TAUX D'ACQUISITION300 Hz
MOYENNE1
SURFACE MESURÉE5 mm x 2 mm
TAILLE DE L'ÉTAPE5 µm x 5 µm
MODE DE BALAYAGEVitesse constante

PROBE SPECIFICATIONS

MESURE GAMME1 mm
RÉSOLUTION Z 25 nm
Z ACCURACY200 nm
RÉSOLUTION LATÉRALE 2 μm

RÉSULTATS

VUE EN FAUSSE COULEUR

Planéité de la surface 3D

Rugosité de surface 3D

Sa15,716 μmMoyenne arithmétique de la hauteur
Sq19,905 μmHauteur moyenne quadratique
Sp116,74 μmHauteur maximale du pic
Sv136,09 μmHauteur maximale de la fosse
Sz252,83 μmHauteur maximale
Ssk0.556Skewness
Ssu3.654Kurtosis

CONCLUSION

Comme le montrent les résultats, le NANOVEA ST400 Optical Profileur a pu mesurer avec précision la rugosité et la planéité de la surface composite en fibre de verre. Les données peuvent être mesurées sur plusieurs lots de composites de fibres et/ou sur une période de temps donnée pour fournir des informations cruciales sur les différents processus de fabrication de la fibre de verre et sur leur réaction au fil du temps. Ainsi, le ST400 constitue une option viable pour renforcer le processus de contrôle qualité des matériaux composites en fibre de verre.

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Mesure des contours à l'aide d'un profilomètre par NANOVEA

Mesure du contour de la bande de roulement en caoutchouc

Mesure du contour de la bande de roulement en caoutchouc

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MESURE DU CONTOUR DE LA BANDE DE ROULEMENT EN CAOUTCHOUC

UTILISATION DU PROFILEUR OPTIQUE 3D

Mesure du contour de la bande de roulement en caoutchouc - NANOVEA Profiler

Préparé par

ANDREA HERRMANN

INTRODUCTION

Comme tous les matériaux, le coefficient de friction du caoutchouc est lié à en partie à la rugosité de sa surface. Dans les applications de pneus pour véhicules, la traction sur la route est très importante. La rugosité de la surface et la bande de roulement du pneu jouent toutes deux un rôle dans ce domaine. Dans cette étude, la rugosité et les dimensions de la surface et de la bande de roulement du caoutchouc sont analysées.

* L'ÉCHANTILLON

IMPORTANCE

DE LA PROFILOMÉTRIE 3D SANS CONTACT

POUR L'ÉTUDE DU CAOUTCHOUC

Contrairement à d'autres techniques telles que les sondes tactiles ou l'interférométrie, la technologie NANOVEA Profileurs optiques 3D sans contact utilisez le chromatisme axial pour mesurer presque toutes les surfaces. 

La mise en scène ouverte du système Profiler permet une grande variété de tailles d'échantillons et ne nécessite aucune préparation de l'échantillon. Les caractéristiques allant de la nanotechnologie à la macroculture peuvent être détectées en un seul balayage, sans que la réflectivité ou l'absorption de l'échantillon n'ait d'influence. De plus, ces profileurs ont la capacité avancée de mesurer des angles de surface élevés sans nécessiter de manipulation logicielle des résultats.

Mesurez facilement n'importe quel matériau : transparent, opaque, spéculaire, diffus, poli, rugueux, etc. La technique de mesure des profileurs sans contact NANOVEA 3D offre une capacité idéale, large et conviviale pour maximiser les études de surface, ainsi que les avantages de la combinaison des capacités 2D et 3D.

OBJECTIF DE MESURE

Dans cette application, nous présentons le NANOVEA ST400, un profileur optique 3D sans contact mesurant la surface et les bandes de roulement d'un pneu en caoutchouc.

Une surface d'échantillon suffisamment grande pour représenter la surface entière du pneu a été choisie au hasard pour cette étude. 

Pour quantifier les caractéristiques du caoutchouc, nous avons utilisé le logiciel d'analyse NANOVEA Ultra 3D pour mesurer les dimensions du contour, la profondeur, la rugosité et la surface développée de la surface.

NANOVEA

ST400

ANALYSE : PNEU TREAD

La vue 3D et la vue en fausses couleurs des marches montrent l'intérêt de la cartographie des surfaces en 3D. Elles fournissent aux utilisateurs un outil simple pour observer directement la taille et la forme des marches sous différents angles. L'analyse avancée des contours et l'analyse de la hauteur des marches sont toutes deux des outils extrêmement puissants pour mesurer les dimensions précises des formes et du design des échantillons.

ANALYSE AVANCÉE DES CONTOURS

ANALYSE DE LA HAUTEUR DE MARCHE

ANALYSE : SURFACE EN CAOUTCHOUC

La surface du caoutchouc peut être quantifiée de nombreuses façons à l'aide d'outils logiciels intégrés, comme le montrent les figures suivantes à titre d'exemple. On peut observer que la rugosité de surface est de 2,688 μm, et que la surface développée par rapport à la surface projetée est de 9,410 mm² contre 8,997 mm². Ces informations nous permettent d'examiner la relation entre l'état de surface et la traction de différentes formulations de caoutchouc ou même de caoutchouc présentant différents degrés d'usure de surface.

CONCLUSION

Dans cette application, nous avons montré comment le système NANOVEA Le profileur optique sans contact 3D peut caractériser avec précision la rugosité de surface et les dimensions de la bande de roulement du caoutchouc.

Les données montrent une rugosité de surface de 2,69 µm et une surface développée de 9,41 mm² avec une surface projetée de 9 mm². Les dimensions et les rayons des bandes de roulement en caoutchouc ont été variés. mesurée également.

Les informations présentées dans cette étude peuvent être utilisées pour comparer les performances des pneus en caoutchouc avec différentes conceptions de bande de roulement, formulations, ou différents degrés d'usure. Les données présentées ici ne représentent qu'une partie de l'ensemble des données de l'UE. calculs disponibles dans le logiciel d'analyse Ultra 3D.

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Analyse de la surface des écailles de poisson à l'aide d'un profileur optique 3D

Analyse de la surface des écailles de poisson à l'aide d'un profileur optique 3D

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ANALYSE DE LA SURFACE DES ÉCAILLES DE POISSON

en utilisant le PROFILER OPTIQUE 3D

Profilomètre à écailles de poisson

Préparé par

Andrea Novitsky

INTRODUCTION

La morphologie, les motifs et d'autres caractéristiques d'une écaille de poisson sont étudiés à l'aide du NANOVEA Profileur optique 3D sans contact. La nature délicate de cet échantillon biologique ainsi que ses rainures très petites et fortement inclinées soulignent également l'importance de la technique sans contact du profileur. Les rainures de l'échelle sont appelées cercles et peuvent être étudiées pour estimer l'âge du poisson, et même distinguer des périodes de taux de croissance différents, semblables aux cernes d'un arbre. Il s’agit d’informations très importantes pour la gestion des populations de poissons sauvages afin de prévenir la surpêche.

Importance de la profilométrie 3D sans contact pour les études biologiques

Contrairement à d'autres techniques telles que les palpeurs tactiles ou l'interférométrie, le profileur optique 3D sans contact, qui utilise le chromatisme axial, peut mesurer presque toutes les surfaces. La taille des échantillons peut varier considérablement grâce à la mise en scène ouverte et aucune préparation d'échantillon n'est nécessaire. Les caractéristiques allant du nanomètre au macromètre sont obtenues pendant la mesure du profil de la surface, sans aucune influence de la réflectivité ou de l'absorption de l'échantillon. L'instrument offre une capacité avancée de mesurer des angles de surface élevés sans manipulation logicielle des résultats. Tout matériau peut être facilement mesuré, qu'il soit transparent, opaque, spéculaire, diffus, poli ou rugueux. La technique offre une capacité idéale, large et conviviale pour maximiser les études de surface ainsi que les avantages des capacités combinées 2D et 3D.

OBJECTIF DE MESURE

Dans cette application, nous présentons NANOVEA ST400, un profileur 3D sans contact doté d'un capteur à grande vitesse, qui permet une analyse complète de la surface d'une échelle.

L'instrument a été utilisé pour scanner l'ensemble de l'échantillon, ainsi qu'un scan à plus haute résolution de la zone centrale. La rugosité de la surface extérieure et intérieure de l'écaille a également été mesurée à des fins de comparaison.

NANOVEA

ST400

Caractérisation de surface 3D et 2D de l'écaille extérieure

La vue 3D et la vue en fausses couleurs de l'écaille extérieure montrent une structure complexe semblable à une empreinte digitale ou aux anneaux d'un arbre. Les utilisateurs disposent ainsi d'un outil simple pour observer directement la caractérisation de la surface de l'écaille sous différents angles. Diverses autres mesures de l'écaille extérieure sont présentées, ainsi que la comparaison des côtés extérieur et intérieur de l'écaille.

Profilomètre à échelle de poisson à vue 3D
Profilomètre 3D à volume de balayage en écailles de poisson
Scanner d'écailles de poisson Hauteur d'étape Profileur optique 3D

COMPARAISON DE LA RUGOSITÉ DE LA SURFACE

Profilomètre à écailles de poisson Scanning 3D

CONCLUSION

Dans cette application, nous avons montré comment le profileur optique sans contact NANOVEA 3D peut caractériser une écaille de poisson de diverses manières. 

Les surfaces externe et interne de l'écaille peuvent être facilement distinguées par la seule rugosité de surface, avec des valeurs de rugosité de 15,92μm et 1,56μm respectivement. En outre, des informations précises et exactes peuvent être obtenues sur une écaille de poisson en analysant les rainures, ou circuli, sur la surface externe de l'écaille. La distance des bandes de circuli par rapport au foyer central a été mesurée, et la hauteur des circuli s'est également avérée être d'environ 58μm de haut en moyenne. 

Les données présentées ici ne représentent qu'une partie des calculs disponibles dans le logiciel d'analyse.

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Topographie de la lentille de Fresnel

LENTILLE FRESNEL

DIMENSIONS PAR PROFILOMÉTRIE 3D

Préparé par

Duanjie Li & Benjamin Mell

INTRODUCTION

Une lentille est un dispositif optique à symétrie axiale qui transmet et réfracte la lumière. Une lentille simple est constituée d'un seul composant optique permettant de faire converger ou diverger la lumière. Même si les surfaces sphériques ne sont pas la forme idéale pour fabriquer une lentille, elles sont souvent utilisées comme la forme la plus simple à laquelle le verre peut être meulé et poli.

Une lentille de Fresnel est constituée d'une série d'anneaux concentriques, qui sont les parties fines d'une lentille simple dont la largeur ne dépasse pas quelques millièmes de pouce. Les lentilles de Fresnel ont une grande ouverture et une courte distance focale, et leur conception compacte réduit le poids et le volume des matériaux nécessaires, par rapport aux lentilles classiques ayant les mêmes propriétés optiques. Une très faible quantité de lumière est perdue par absorption en raison de la géométrie fine de la lentille de Fresnel.

IMPORTANCE DE LA PROFILOMETRIE 3D SANS CONTACT POUR L'INSPECTION DES LENTILLES DE FRESNEL

Les lentilles de Fresnel sont largement utilisées dans l'industrie automobile, les phares, l'énergie solaire et les systèmes d'atterrissage optiques pour les porte-avions. Le moulage ou l’estampage des lentilles à partir de plastiques transparents peut rendre leur production rentable. La qualité de service des lentilles de Fresnel dépend principalement de la précision et de la qualité de surface de leur anneau concentrique. Contrairement à une technique de palpage, NANOVEA Profilers optiques effectuer des mesures de surface 3D sans toucher la surface, évitant ainsi le risque de créer de nouvelles rayures. La technique Chromatic Light est idéale pour numériser avec précision des formes complexes, telles que des lentilles de géométries différentes.

SCHÉMA DE LA LENTILLE DE FRESNEL

Les lentilles de Fresnel en plastique transparent peuvent être fabriquées par moulage ou estampage. Un contrôle de qualité précis et efficace est essentiel pour révéler les moules ou les timbres de production défectueux. En mesurant la hauteur et le pas des anneaux concentriques, les variations de production peuvent être détectées en comparant les valeurs mesurées aux valeurs de spécification données par le fabricant de la lentille.

La mesure précise du profil de la lentille garantit que les moules ou les étampes sont correctement usinés pour répondre aux spécifications du fabricant. En outre, le tampon peut s'user progressivement avec le temps, ce qui lui fait perdre sa forme initiale. Une déviation constante par rapport aux spécifications du fabricant de la lentille est une indication positive que le moule doit être remplacé.

OBJECTIF DE MESURE

Dans cette application, nous présentons NANOVEA ST400, un profileur 3D sans contact doté d'un capteur à grande vitesse, qui permet une analyse complète du profil 3D d'un composant optique de forme complexe.Pour démontrer les capacités remarquables de notre technologie de lumière chromatique, l'analyse du contour est effectuée sur une lentille de Fresnel.

NANOVEA

ST400

La lentille de Fresnel en acrylique de 2,3" x 2,3" utilisée pour cette étude est composée de 

une série d'anneaux concentriques et un profil de section transversale dentelé complexe. 

Il a une longueur focale de 1,5", un diamètre de taille effective de 2,0", 

125 rainures par pouce, et un indice de réfraction de 1,49.

Le scan NANOVEA ST400 de la lentille de Fresnel montre une augmentation notable de la hauteur des anneaux concentriques, en partant du centre vers l'extérieur.

2D FALSE COLOR

Représentation de la hauteur

VUE 3D

PROFILÉ EXTRAIT

PEAK & VALLEY

Analyse dimensionnelle du profil

CONCLUSION

Dans cette application, nous avons montré que le profileur optique sans contact NANOVEA ST400 mesure avec précision la topographie de la surface des lentilles de Fresnel. 

Les dimensions de la hauteur et du pas peuvent être déterminées avec précision à partir du profil dentelé complexe à l'aide du logiciel d'analyse NANOVEA. Les utilisateurs peuvent contrôler efficacement la qualité des moules ou des timbres de production en comparant les dimensions de la hauteur et du pas de l'anneau des lentilles fabriquées à la spécification de l'anneau idéal.

Les données présentées ici ne représentent qu'une partie des calculs disponibles dans le logiciel d'analyse. 

Les profileurs optiques NANOVEA mesurent pratiquement n'importe quelle surface dans des domaines tels que les semi-conducteurs, la microélectronique, le solaire, les fibres optiques, l'automobile, l'aérospatiale, la métallurgie, l'usinage, les revêtements, l'industrie pharmaceutique, le biomédical, l'environnement et bien d'autres encore.

 

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Comprendre les défaillances des revêtements à l'aide d'essais de rayure

Introduction :

L'ingénierie de surface des matériaux joue un rôle important dans une variété d'applications fonctionnelles, allant de l'aspect décoratif à la protection des substrats contre l'usure, la corrosion et d'autres formes d'attaques. Un facteur important et primordial qui détermine la qualité et la durée de vie des revêtements est leur force de cohésion et d'adhésion.

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Rugosité de la surface et caractéristiques d'une cellule solaire

Importance de l'essai des panneaux solaires

La maximisation de l'absorption d'énergie d'une cellule solaire est essentielle à la survie de la technologie en tant que ressource renouvelable. Les multiples couches de revêtement et de verre de protection permettent l'absorption, la transmission et la réflexion de la lumière nécessaires au fonctionnement des cellules photovoltaïques. Étant donné que la plupart des cellules solaires grand public ont un rendement de 15-18%, l'optimisation de leur rendement énergétique est une bataille permanente.


Des études ont montré que la rugosité de la surface joue un rôle essentiel dans la réflexion de la lumière. La première couche de verre doit être aussi lisse que possible pour atténuer la réflexion de la lumière, mais les couches suivantes ne suivent pas cette ligne directrice. Un certain degré de rugosité est nécessaire à l'interface de chaque revêtement pour augmenter la possibilité de diffusion de la lumière dans leurs zones d'appauvrissement respectives et augmenter l'absorption de la lumière dans la cellule1. L'optimisation de la rugosité de la surface dans ces régions permet à la cellule solaire de fonctionner au mieux de ses capacités. Avec le capteur Nanovea HS2000 High Speed Sensor, la mesure de la rugosité de la surface peut être effectuée rapidement et avec précision.



Objectif de la mesure

Dans cette étude, nous montrerons les capacités du système Nanovea Profilomètre HS2000 avec High Speed Sensor en mesurant la rugosité de la surface et les caractéristiques géométriques d'une cellule photovoltaïque. Pour cette démonstration, une cellule solaire monocristalline sans protection en verre sera mesurée, mais la méthodologie peut être utilisée pour diverses autres applications.




Procédure d'essai et procédures

Les paramètres de test suivants ont été utilisés pour mesurer la surface de la cellule solaire.




Résultats et discussion

La vue 2D en fausses couleurs de la cellule solaire et une extraction de la surface avec ses paramètres de hauteur respectifs sont représentées ci-dessous. Un filtre gaussien a été appliqué aux deux surfaces et un indice plus agressif a été utilisé pour aplanir la zone extraite. Cela exclut les formes (ou ondulations) supérieures à l'indice de coupure, laissant derrière elles des caractéristiques qui représentent la rugosité de la cellule solaire.











Un profil a été pris perpendiculairement à l'orientation des lignes de grille pour mesurer leurs caractéristiques géométriques, comme le montre le graphique ci-dessous. La largeur de la ligne de grille, la hauteur du pas et le pas peuvent être mesurés pour n'importe quel endroit spécifique de la cellule solaire.









Conclusion





Dans cette étude, nous avons pu montrer la capacité du capteur linéaire Nanovea HS2000 à mesurer la rugosité et les caractéristiques de surface d'une cellule photovoltaïque monocristalline. Avec la possibilité d'automatiser des mesures précises de plusieurs échantillons et de fixer des limites de réussite et d'échec, le capteur linéaire Nanovea HS2000 est un choix parfait pour les inspections de contrôle de la qualité.

Référence

1 Scholtz, Lubomir. Ladanyi, Libor. Mullerova, Jarmila. " Influence de la rugosité de surface sur les caractéristiques optiques des cellules solaires multicouches " Advances in Electrical and Electronic Engineering, vol. 12, no. 6, 2014, pp. 631-638.

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Usure rotative ou linéaire et COF ? (Une étude complète utilisant le tribomètre Nanovea)

L'usure est le processus d'enlèvement et de déformation d'un matériau sur une surface résultant de l'action mécanique de la surface opposée. Il est influencé par divers facteurs, notamment le glissement unidirectionnel, le roulement, la vitesse, la température et bien d'autres. L'étude de l'usure, la tribologie, couvre de nombreuses disciplines, de la physique et de la chimie au génie mécanique et à la science des matériaux. La nature complexe de l'usure nécessite des études isolées sur des mécanismes ou processus d'usure spécifiques, tels que l'usure adhésive, l'usure abrasive, la fatigue de surface, l'usure par frottement et l'usure érosive. Cependant, « l’usure industrielle » implique généralement plusieurs mécanismes d’usure se produisant en synergie.

Les tests d'usure linéaires alternatifs et rotatifs (broche sur disque) sont deux configurations largement utilisées conformes à la norme ASTM pour mesurer le comportement d'usure par glissement des matériaux. Étant donné que la valeur du taux d'usure de toute méthode de test d'usure est souvent utilisée pour prédire le classement relatif des combinaisons de matériaux, il est extrêmement important de confirmer la répétabilité du taux d'usure mesuré à l'aide de différentes configurations de test. Cela permet aux utilisateurs d’examiner attentivement la valeur du taux d’usure rapportée dans la littérature, ce qui est essentiel pour comprendre les caractéristiques tribologiques des matériaux.

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Portabilité et flexibilité du profilomètre 3D sans contact Jr25

Comprendre et quantifier la surface d'un échantillon est crucial pour de nombreuses applications, notamment le contrôle qualité et la recherche. Pour étudier les surfaces, les profilomètres sont souvent utilisés pour numériser et imager des échantillons. Un gros problème avec les instruments de profilométrie conventionnels est l’incapacité à prendre en charge des échantillons non conventionnels. Des difficultés lors de la mesure d'échantillons non conventionnels peuvent survenir en raison de la taille de l'échantillon, de sa géométrie, de l'incapacité de déplacer l'échantillon ou d'autres préparations d'échantillon peu pratiques. Le portable de Nanovea Profilomètres 3D sans contact, la série JR, est capable de résoudre la plupart de ces problèmes grâce à sa capacité à numériser des surfaces d'échantillons sous différents angles et à sa portabilité.

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Hauteur de pas de 500nm en verre : Précision extrême grâce à la profilométrie sans contact

La caractérisation des surfaces est un sujet d'actualité qui fait l'objet d'études intenses. Les surfaces des matériaux sont importantes car elles sont les régions où se produisent les interactions physiques et chimiques entre le matériau et l'environnement. Il est donc souhaitable d'être capable d'imager la surface avec une haute résolution, car cela permet aux scientifiques d'observer visuellement les plus petits détails de la surface. Les données courantes d'imagerie de surface comprennent la topographie, la rugosité, les dimensions latérales et les dimensions verticales. L'identification de la surface portante, de l'espacement et de la hauteur de marche des microstructures fabriquées, ainsi que des défauts sur la surface sont quelques applications qui peuvent être obtenues à partir de l'imagerie de surface. Cependant, toutes les techniques d'imagerie de surface ne sont pas égales.

Hauteur de pas de 500nm en verre : Précision extrême grâce à la profilométrie sans contact

Mesure de l'épaisseur du revêtement d'un wafer à l'aide de la profilométrie 3D

La mesure de l'épaisseur du revêtement des plaquettes est essentielle. Les tranches de silicium sont largement utilisées dans la fabrication de circuits intégrés et d'autres micro-dispositifs utilisés dans un grand nombre d'industries. La demande constante de wafers et de revêtements de wafers plus fins et plus lisses rend le Nanovea 3D sans contact Profilomètre un outil formidable pour quantifier l'épaisseur du revêtement et la rugosité de n'importe quelle surface. Les mesures présentées dans cet article ont été prises sur un échantillon de plaquette revêtue afin de démontrer les capacités de notre profilomètre 3D sans contact.

Mesure de l'épaisseur du revêtement d'un wafer à l'aide de la profilométrie 3D

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