Polarisation und Ellipsometrie: Schlüssel für präzise Schichtqualitätskontrolle
Die Forschungsgruppe Prozesstechnik am Institut für Fertigungstechnik und Photonische Technologien der TU Wien hat ein innovatives, echtzeitfähiges System zur Inline-Überwachung von Schichtqualitäten entwickelt – basierend auf Polarisationskameras von SVS-Vistek.
Polarisationsbasierte Bildverarbeitung ist eine bewährte Technik, um Spannungen in transparenten Materialien zu messen oder schwierige Oberflächen zu prüfen, wie etwa schwarze Schrift auf schwarzem Untergrund oder Tablettenverpackungen in der Pharmaindustrie. Die TU Wien verfolgt jedoch einen neuen Ansatz: Die Ellipsometrie. Dabei wird die Polarisation des reflektierten Lichts gemessen und ausgewertet, um Schichtdicken und Qualität zuverlässig zu bestimmen.
Ferdinand Bammer, Projektleiter an der TU Wien, erklärt: „Wir messen die Intensitäten des reflektierten Lichts unter verschiedenen Polarisationswinkeln und nutzen eine zusätzliche Viertelwellenplatte, um den vollständigen Polarisationszustand zu erfassen. So lassen sich Schichtdicke und -qualität präzise bestimmen.“
Die Technologie eignet sich für vielfältige Branchen, darunter Elektronikfertigung (OLED-Displays, Photovoltaik, Batterien), Pharma, Lebensmittel und Getränke. Dort ist die genaue Schichtkontrolle essenziell, beispielsweise um Barriereschichten in Verpackungen oder funktionale Beschichtungen in elektronischen Bauteilen sicherzustellen.
Für ihre Messungen nutzt die TU Wien Polarisationskameras von SVS-Vistek, die sich durch hohe Robustheit, geringe Störanfälligkeit und verschiedene Auflösungs- und Geschwindigkeitsoptionen auszeichnen. „Die Zusammenarbeit mit SVS-Vistek war sehr effizient und unterstützend“, so Bammer.
Die größte Herausforderung liegt derzeit noch darin, das komplexe Prinzip der Ellipsometrie in der Industrie verständlich zu machen und Akzeptanz für diese innovative Messmethode zu schaffen. Erste Anwender setzen die Technologie bereits in Laboren und in der Produktion ein – etwa zur Schichtdickenkontrolle bei PET-Flaschen.
Bammer ist überzeugt, dass mit weiterem Fortschritt und wachsendem Wissen die Bedeutung der Polarisationstechnologie stark zunehmen wird: „Für Zukunftstechnologien wie Displays, Batterien, Brennstoffzellen oder Katalysatoren wird eine zuverlässige Qualitätskontrolle von Beschichtungen immer wichtiger. Polarisationskameras wie die von SVS-Vistek können hier viele Türen öffnen.“
Basiswissen Polarisation
Polarisation beschreibt die Ausrichtung elektromagnetischer Wellen des Lichts. Unpolarisiertes Licht schwingt in vielen Richtungen. Durch Polarisationsfilter wird das Licht auf bestimmte Schwingungsrichtungen reduziert. Diese Veränderung der Polarisation beim Reflexionsvorgang erlaubt die Messung von Materialeigenschaften wie der Dicke von Beschichtungen.