Hauptmerkmale des PICOSCALE Vibrometers

• Berührungslose Messung mit Licht
• Scanning Laser Vibrometer mit einer Empfindlichkeit im Sub-pm-Bereich
• Messbandbreite von DC bis 5 MHz mit einer Abtastrate von 10 MHz
• Integriertes konfokales Infrarotmikroskop mit einer optischen Auflösung von 2 μm
• Megapixel-Bildgebung von Schwingungsmoden in der Richtung außerhalb der Ebene (parallel zum Laserstrahl) und innerhalb der Ebene (senkrecht zum Laserstrahl)
• Selektive Messungen an und durch (halb-)transparente Materialien wie Silizium, Glas und Wasser
• Schwingungscharakterisierung von gekapselten MEMS.
• Komplettgerät mit Schwingungsplattform und Software

Das SmarAct PICOSCALE Vibrometer setzt auf das bewährte Michelson-Interferometerprinzip, was eine hochpräzise Alternative zum klassischen Laser-Doppler-Vibrometer darstellt. In diesem optischen Aufbau wird ein kohärenter Laserstrahl geteilt, auf Referenz- und Zielspiegel gelenkt und anschließend wieder zusammengeführt. Das entstehende Interferenzmuster enthält exakt jene Informationen, die kleinste Bewegungen und Materialschwingungen sichtbar machen und das mit einer Auflösung im Sub-Pikometerbereich.

Durch die Anwendung der Fourier-Transformation werden selbst komplexe Schwingungen in ihre einzelnen Frequenzkomponenten zerlegt. So lassen sich Amplitude, Phase und Frequenz präzise bestimmen und das dynamische Verhalten mikromechanischer Strukturen oder Materialien detailliert analysieren.

In Verbindung mit der leistungsstarken Steuerungs- und Analysesoftware von SmarAct eröffnet das PICOSCALE Vibrometer völlig neue Möglichkeiten der berührungslosen, optischen Schwingungsmessung. Es liefert Erkenntnisse mit unerreichter Genauigkeit. Damit ist es deal für Anwendungen in der MEMS-Prüfung, der Charakterisierung von Wandlern, der Mikrofluidik, bei Sensoren und in vielen weiteren High-Tech-Bereichen.

Bei der Laser Scanning Vibrometrie wird ein fokussierter Laserstrahl eingesetzt, um Schwingungen auf der Oberfläche einer Probe berührungslos zu messen. Auf diese Weise lässt sich das dynamische Verhalten mikromechanischer Strukturen mit höchster Präzision analysieren. Wenn eine Struktur in Bewegung versetzt wird, entstehen durch Biegeschwingungen höherer Ordnung komplexe Muster, die wertvolle Informationen über ihr mechanisches Verhalten liefern. Solche Phänomene spielen eine zentrale Rolle bei der Entwicklung und Optimierung von MEMS-Bauteilen, Sensoren und Aktoren.

Das PICOSCALE Vibrometer von SmarAct erfasst und visualisiert diese Schwingungsmodi in zwei oder drei Dimensionen. Dabei werden Bereiche maximaler Auslenkung ebenso sichtbar wie stationäre Knotenpunkte. Die räumliche Verteilung dieser Punkte charakterisiert jeden einzelnen Schwingungsmodus und liefert Ingenieurinnen und Ingenieuren entscheidende Einblicke in die Leistungsfähigkeit ihrer Mikrostrukturen.

Durch das präzise Abtasten der Probenoberfläche entsteht ein hochaufgelöstes Bild der Schwingungseigenschaften. Diese Daten ermöglichen optische Schwingungsmessungen mit Pikometer-Genauigkeit – und schaffen damit eine Grundlage für das tiefgehende Verständnis und die Weiterentwicklung modernster Mikrosysteme.

Eine Auswahl von Anwendungsbeispielen finden sie Hier: Application Examples Laser Scanning Vibrometry

Das integrierte Konfokalmikroskop im PICOSCALE Vibrometer von SmarAct eröffnet neue Möglichkeiten in der Schwingungsanalyse von transparenten und halbdurchsichtigen Materialien sowie von gekapselten Mikrostrukturen. Dank des konfokalen optischen Designs in Kombination mit einem Infrarot-Laser bei 1550 nm lassen sich Messungen gezielt an und durch Materialien wie Silizium, Glas oder Wasser durchführen. So können selbst unter transparenten Schichten präzise Schwingungen erfasst werden.

Diese Technologie ermöglicht es, MEMS-Bauteile zu analysieren, ohne deren Einhausung zu öffnen. Die empfindlichen Komponenten bleiben unversehrt, während gleichzeitig ein uneingeschränkter Zugang zu hochaufgelösten dynamischen Daten gewährleistet ist. Das optische Mikroskop ist direkt auf die interferometrische Messung abgestimmt und liefert perfekt korrelierte Bild- und Schwingungsdaten mit einer lateralen Auflösung von bis zu 2 Mikrometern.

Auf diese Weise ermöglicht das PICOSCALE Vibrometer eine präzise, nicht-invasive Modalanalyse moderner Mikrostrukturen – eine ideale Lösung für die Weiterentwicklung fortschrittlicher MEMS-Technologien und die Diagnose gekapselter Sensoren.