Die Beschaffenheit einer Probe durch die Messung nicht zu verändern - bei der Untersuchung von Schäumen ist das nicht leicht zu bewerkstelligen. Die Lösung für dieses Problem fällt ins Auge: das optische Verfahren mit dem Foam Shape Analyzer FSA10 zur einfachen und schnellen und vor allem zerstörungsfreien Untersuchung von festen und flüssigen Schäumen. Keine Berührung mit Messsonden, keine Abhängigkeit von bestimmten Eigenschaften des Schaums wie zum Beispiel dessen Leitfähigkeit.Der feste Schaum wird als präparierter Schnitt oder der flüssige Schaum in einem Glasgefäß oder auf einer Glasplatte in den Strahlengang der Messoptik eingebracht. Dort wird je nach Schaumtyp ein Bild im Auf- oder Gegenlicht erfasst.

Die Bildverarbeitungs-Software erkennt die Poren- bzw. Blasenränder und berechnet daraus die Poren- und Blasendurchmesser sowie deren Verteilung, Bedeckungsgrad und die fraktale Dimension, die als Ausgangspunkt einer Korrelation mit weiteren Schaumparametern dient.

Das Gerät ist modular aufgebaut und gewährt einen leichten Zugang zum Probenraum. Eine Anpassung an viele Probenformen und -abmessungen ist problemlos möglich.

KRÜSS gibt mit großer Freude seine Partnerschaft mit SOPRA, Frankreich, bekannt, einem der führenden Hersteller von spektroskopischen Ellipsometern für die Flachbildschirmindustrie.

Bei der Qualitätskontrolle der Layer kamen in diesem Technologiesektor bislang überwiegend polarimetrische Messmethoden zur Anwendung. Doch um weiteren Aufschluss über die Oberflächenbeschaffenheit der Proben zu erhalten, werden immer häufiger ergänzende Kontaktwinkelmessungen durchgeführt - mit ihrer Hilfe können Oberflächenenergien an jedem beliebigen Punkt einer Probe bestimmt werden. Und das ebenso zerstörungsfrei wie beim ellipsometrischen Prüfverfahren.

SOPRA und KRÜSS gelang es in einem gemeinsamem Entwicklungsprojekt, beide Messmethoden in einem vollautomatischen System zu kombinieren: den KRÜSS Kontaktwinkel-Messkopf GH100 mit einem SOPRA-Ellipsometer. Das neue Kombi-Messgerät verrät dem Tester beispielsweise sehr schnell, ob gemessene Inhomogenitäten auf mangelhafte Layer zurückzuführen sind oder auf ungenügende Reinigung.

Das Gerät hat sich bereits etabliert und nimmt in den Prüflaboren mehrerer namhafter Kunden einen wichtigen Platz ein. Das spornt SOPRA und KRÜSS an, nach dieser ersten fruchtbaren Zusammenarbeit weitere gemeinsame Projekte anzustoßen, um neue integrierte Systemen mit Technologien beider Partner zu entwickeln.

Schnelle und präzise Qualitätskontrolle ist in kaum einem Technologiesektor so wichtig wie in der Halbleiterindustrie. KRÜSS hilft die Flut der im Prüflabor anfallenden Waferscheiben zu bewältigen - durch Kontaktwinkelmessungen mit einem vollautomatischen Wafertester.

6’’ oder 8’’ Wafer werden in variabel angeordnete Kassetten eingelegt, auf die ein Handling-Roboter zugreift. Eine einfach zu erstellende Prozedur in unserer Software bestimmt die Tropfenpositionen für die Kontaktwinkelmessung auf dem Wafer, die Bild- und Optikparameter, die verwendete Kontaktwinkelmethode und schließlich die Methode zur Oberflächenenergie-Berechnung. Dann ein abschließender Mausklick - und der Roboter legt eine Scheibe nach der anderen auf den Probenteller. Dabei wird für jede Waferprobe die gesamte Prozedur automatisch durchgeführt.

Am Ende müssen aus den Ergebnissen nur noch Entscheidungen abgeleitet werden -dafür gibt es noch keinen Roboter.

Betrachten Sie doch einmal den Punkt am Ende eines Satzes in einem Zeitungstext.
Können Sie sich vorstellen, dass auf einer solchen Fläche 20-30 Tropfen dosiert und deren Kontaktwinkel gemessen werden können?

Möglich werden solche Messungen durch das neuartige Mikro-Dosiersystem des DSA100M. Dieser neue innovative Baustein des modularen Messsystems DSA100 wurde speziell für sehr kleine Probenflächen entwickelt: für Fasern, Schweißnähte, Leiterbahnen ...

Das innovative Dosiersystem erzeugt präzise und punktgenau Tropfenvolumina bis hinunter zu wenigen Pikolitern. Eine flexible LED-Beleuchtung mit geringer Wärmestrahlung und eine an die Kundenwünsche adaptierbare Mikroskopoptik sorgen für hervorragende Bildqualität. Die verfügbaren Kamerasysteme unterstützen Bildaufnahmeraten von 25 bis zu über 1000 fps (frames per second) .

Hohe Geschwindigkeiten sind ein maßgeblicher Faktor für die Effizienz technischer Prozesse wie Drucken, Pumpen, Lackieren oder Schäumen. Doch oft wirken die verarbeiteten Stoffe und Additive wie Bremsklötze: Sie zeigen bei hohen Geschwindigkeiten unerwünschte Oberflächenphänomene, die zum Beispiel zu schlechter Benetzung, ungewollter Schaumbildung oder auch zur Instabilität hergestellter Schäume oder Emulsionen führen. Die Untersuchung grenzflächenrheologischer Eigenschaften mit dem neuen EDM/ODM-Modul für das Messsystem DSA100 hilft die Probleme in den Griff zu bekommen.

Anders als bei reinen Flüssigkeiten ändert sich die Oberflächenspannung von Tensid- oder Polymerlösungen bei der Dehnung einer Oberfläche, um erst nach einiger Zeit wieder einen Gleichgewichtswert einzunehmen. Der Grund dafür liegt in der geringen Mobilität der großen Moleküle. Diese Änderung der Oberflächenspannung hängt zum einen vom Grad der Flächenänderung, zum anderen von der Dehnungsgeschwindigkeit ab. In der Grenzflächenrheologie werden beide Phänomene getrennt betrachtet: die Abhängigkeit von dem Grad der Dehnung bezeichnet man als Grenzflächenelastiziztät, die Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Dehnung als Grenzflächenviskosität.

Und beide Kenngrößen können mit dem neuen EDM/ODM-Modul für das DSA100 gemessen werden. Durch Volumenänderung wird die Oberfläche eines runden Tropfens oszillierend variiert. Der Schwingung können bei veränderlicher Frequenz und Amplitude mehrere Wellenformen unterlegt werden, deren wichtigste die Sinusschwingung ist. Die Antwort des Systems wird auf zweierlei Weise gemessen: Durch Auswertung des Drucksignals für die Volumenänderung und durch optische Analyse der Änderungen des Tropfenbildes, das mit einer Kamera aufgezeichnet wird. Als oberflächenrheologische Daten erhält man den Verlustmodul, der die viskosen Eigenschaften beschreibt, und den Speichermodul als elastische Kenngröße.

Als weitere Messmethode ist die EDM-Messung – „E“ für „Expanding“ – in das Modul integriert. Ein Tropfen wird schnell gedehnt oder kontrahiert und dann in seiner Größe belassen. Gemessen wird die zeitliche Änderung der Oberflächenspannung, also die Relaxation des Systems. Man erhält daraus Auskünfte über die Mobilität und das Adsorptionsverhalten der gelösten Moleküle.

Mit Kenntnis grenzflächenrheologischer Eigenschaften kann das dynamische Verhalten eines Systems gezielt und auf Grundlage molekularer Kenngrößen beeinflusst werden.

Auf großen Platzbedarf ausgerichtet ist die neue Temperierkammer TC11 für die DSA100- Baureihe. Proben, die bisher aufgrund ihrer Abmessungen nicht temperiert oder unter Schutzgas vermessen werden konnten, finden jetzt Raum in einer vergrößerten Kammer mit den Innenmaßen 132x132x27 mm (LxBxH).

Der Temperaturbereich kann über einen Laborthermostaten zwischen -10°C und 120°C eingestellt werden. Die Probe ist von außen verfahrbar, die Kammer muss zur Positionierung nicht geöffnet werden. Klemmeinrichtungen sorgen dafür, dass die Kammer auch für kleinere Proben geeignet ist.

Mit dem neuen Hochtemperatur-Dosiersystem für die DSA100 Produktlinie sind Messungen bei hohen Temperaturen bis 400°C möglich. Feste Proben werden im elektrisch beheizten Probenzylinder aufgeschmolzen und heiß dosiert. Zusammen mit der Temperierkammer TC21 werden Messungen von Kontaktwinkeln und Oberflächenspannungen an heißen Flüssigkeiten zur täglichen Laborroutine.