Datenblatt - PRIMES GmbH

PRIMES
MicroSpotMonitor MSM
Gemessene Strahl­
parameter
• Strahlverteilung in den einzelnen
Messebenen
• Fokusabmessungen
• Fokuslage im Raum
• Rayleighlänge
• Divergenz
• Strahlparameterprodukt SPP
• Beugungsmaßzahl M²
Alle Messungen werden konform zur
ISO 11146 durchgeführt.
Der MicroSpotMonitor (MSM) ist das ideale Werkzeug zur Kontrolle, Überwachung und Qualifizierung von sehr fein fokussierten Laserstrahlen, wie sie etwa
in der Mikromaterialbearbeitung eingesetzt werden. Der MicroSpotMonitor
vermisst und analysiert die räumliche Strahlverteilung rund um den Fokus in
verschiedenen Positionen entlang der Strahlausbreitungsrichtung automatisch.
Seine Grundlagen
Der fokussierte Laserstrahl bestimmt
in ganz erheblichem Maße die Qualität des Fertigungsergebnisses und
bildet bei den meisten Verfahren der
Lasermaterialbearbeitung das eigentliche Werkzeug. Die Aufgabe des
MicroSpotMonitor ist es, den fokussierten Laserstrahl als Werkzeug für
Lasersysteme, die in der Mikromaterialbearbeitung eingesetzt werden, zu
qualifizieren und zu überwachen. Durch
regelmäßige Messungen können etwa
Veränderungen im Strahlprofil, an der
Fokuslage oder den Strahlabmessungen erkannt und protokolliert werden.
Die Ergebnisse dienen dabei nicht nur
der Fehleranalyse, sondern auch der
Prozessoptimierung in der Mikrobearbeitung.
Der MicroSpotMonitor kann in vielen
verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden und bietet damit seinen
Nutzern die unterschiedlichsten Lösungsansätze für ihre Anwendungen.
In der Praxis bewährt
Der MicroSpotMonitor hat sich bei
vielen Anwendungen bewährt und
überzeugt mit vielen Vorteilen: Bei der
Verfahrensentwicklung können die
Laserparameter einfach und reproduzierbar dokumentiert werden. Die
Inbetrieb- und Abnahme von Laseranlagen kann schnell und mit gleichbleibender Qualität durchgeführt werden.
Alterungsprozesse in optischen Komponenten, die zu einer Veränderung der
Strahlparameter führen, können frühzeitig erkannt werden, was die gezielte Planung von Wartungsarbeiten ermöglicht.
Eine gleichbleibende Qualität der zu
bearbeitenden Teile wird gewährleistet.
Bei Ausfällen der Anlage kann die Fehlerquelle einfach lokalisiert werden, was
die Stillstandzeiten drastisch reduziert.
PRIMES GmbH | Max-Planck-Straße 2 | 64319 Pfungstadt | Deutschland | www.primes.de
Das Prinzip: kamerabasiertes Messverfahren
Der MicroSpotMonitor ermittelt Strahlparameter fokussierter Laserstrahlen
von Lasern mit mittleren Leistungen
bis 200 W im Bereich von 20 Mikrometern bis zu einem Millimeter direkt in
der Prozesszone. Das rein luftgekühlte
System bildet den über verschiedene
Strahlteiler und Neutralglasfilter abgeschwächten Laserstrahl auf einem
CCD-Sensor ab. Aus der so ermittelten
Strahlverteilung einer Ebene ergeben
sich die Strahllage und der Strahlradius. Mithilfe der integrierten z-Achse
und der Messung an verschiedenen
Positionen entlang der Laserstrahlausbreitungsrichtung werden die beschriebenen Strahlparameter ermittelt und
protokolliert.
Die Messobjektive des MSM werden
individuell und abhängig von der zu vermessenden Strahlquelle ausgewählt.
Entscheidend sind hier die Wellenlänge
(248 bis 1090 nm) und die durch den
Fokusdurchmesser bestimmte Vergrößerung (3:1, 5:1, 15:1). Der Dynamikbereich des integrierten CCD-Sensors
wird über eine Belichtungszeitsteue-
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MicroSpotMonitor MSM
Laserstrahl
Messebene
oberstes Limit
rung auf über 130 dB erweitert, was
Messungen von Kaustiken über mehr
als 4 Rayleighlängen ermöglicht, wie
sie die ISO 11146 fordert.
unterstes Limit
Optional kann der MSM um ein mit Neutralglasfiltern (OD1 bis OD5) bestücktes
Filterrad ergänzt werden. Dieses Filterrad
ermöglicht die Vermessung von Leistungsdichten im Bereich von einigen
W / cm2 bis hin zu mehreren MW / cm2,
ohne das System umbauen zu müssen.
2 Varianten für Betrieb
und Bedienung
Für den Betrieb und die Bedienung des
MicroSpotMonitor stehen Ihnen zwei
Alternativen zur Verfügung:
Absorber
Messobjektiv
Absorber
Spiegel
fester Filter
Justageobjektiv
CCD-Chip
1. Die
PC-basierte
LaserDiagnosticsSoftware (LDS) ermöglicht es,
die Strahlverteilung im Fokusbereich
manuell und halbautomatisch zu
messen und die Strahlposition sowie
die Strahlabmessungen zu ermitteln.
2. Skripte steuern halbautomatisiert
den MSM, beispielsweise für sich
wiederholende Messaufgaben in
Service, Qualitätssicherung und Abnahme. Sie werden auf den aktuellen
Messablauf individuell angepasst.
Vorteil dieser Variante: Eine programmierte Benutzerführung hilft dabei,
die Anforderungen an die Bedienung
des MSM erheblich zu reduzieren.
Prismen
Trigger
Strahlwegsverlängerung
Hochpräzise Umlenkung: das optische System des MicroSpotMonitor
2. Jedes Objektiv kann für einen der
folgenden Wellenlängenbereiche geliefert werden:
Vielfältig: Modelle und
Optionen
• 340–360 nm
1. Abhängig von den Strahlparametern
stehen den Anwendern drei unterschiedliche Objektive zur Auswahl:
3. Es sind darüber hinaus weitere Wellenlängenbereiche möglich, hierfür
werden die Objektivbeschichtungen
angepasst.
• 3,3× MOB (Messobjektiv)
• 5× MOB
• 15× MOB
Absorber
Filterrad
• 515–545 nm
• 1030–1090 nm
4. Wechselbare feste Neutralglasfilter
sind hilfreich beim Abschwächen
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Von allen Seiten: Strahlprofil eines SingleMode-Faserlaserstrahls in der 3D-Darstellung mit dem MicroSpotMonitor.
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MicroSpotMonitor MSM
der Spitzenleistungen von gepulsten
und UKP-Lasern.
5. Das mit Neutralglasfiltern (OD1 bis
OD5) bestückte Filterrad ermöglicht
eine komfortable Umstellung des
Messbereichs des MSM.
6. LaserDiagnosticsSoftware bietet die
Option, Messergebnisse zu evaluieren und Grenzwerte zuverlässig
zu überwachen. Zudem erlaubt sie
die Verwendung von alternativen
Strahlradiusdefinitionen: 2. Momente
(Standard), 86 % Leistungseinschluss
(Standard), Schlitzverfahren, Schneidenverfahren, Gaußfitverfahren, 86 %
Leistungsdichteabfallverfahren, zwei
zusätzliche Leistungseinschlussverfahren mit frei wählbarer Leistungsschwelle.
Kaustik auf einen Blick: So detailliert und übersichtlich zugleich präsentieren sich die Messergebnisse, hier bei einem Single-Mode-Faserlaser
Technische Daten
Kenndaten Messung
Leistungsbereich
1 mW – 200 W
Wellenlängenbereich
257 – 272 nm (on request)
340 – 360 nm
515 – 545 nm
1030 – 1090 nm
Strahlabmessungen
20 µm – 1 mm
Funktion des Messsystems
•
•
•
•
•
2-dimensionale Erfassung der Leistungsdichteverteilung des Laserstrahls in der xy-Ebene durch einen CCD-Chip
Messbereich x-, y-Richtung: Abhängig vom verwendeten Objektiv: 0,02 – 8 mm
35 mm z-Bereich (auf Anfrage auch 120 mm möglich)
Räumliche Auflösung in x- und y-Richtung (Zahl der Messpunkte pro Zeile 32, 64, 128, 256)
bis zu 0,3 µm pro Pixel, beugungsbegrenzt durch das Objektiv
Optional: 6-fach schaltbarer optischer Abschwächer typ. 0 – 100 dB
Versorgungsdaten
Elektrische Versorgung
24 V DC ± 5 %, max. 1,8 A
Kommunikation
Schnittstellen
Ethernet
Maße und Gewicht
Abmessungen
• Länge
• Breite
• Höhe
430 mm (zzgl. Stecker)
202 mm
182 mm (+ 35 mm Verfahrweg, opt. 120 mm)
Gewicht
15 kg
Umgebungsbedingen
Gebrauchstemperaturbereich
+10 °C bis +40 °C
Zulässige relative Luftfeuchtigkeit
(nicht kondensierend)
10 – 80 %
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