Методика поверки «Профилометр оптический wyko nt9300» (МП 80/072-3-2020)

"                    АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

«НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ПО ИЗУЧЕНИЮ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ И ВАКУУМА»

УТВЕРЖДАЮ

Генеральный директор АО «НИЦПВ»

бря 2020 г.

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

Методика поверки

МП 80/072-3-2020

Москва

2020

1 Область применения

Настоящая методика распространяется на профилометр оптический WYKO NT9300 фирмы Veeco Instruments Inc., США (далее - профилометр), предназначенный для измерений линейных размеров элементов рельефа вдоль осей X, Y и Z и параметров шероховатости поверхности твердотельных объектов с коэффициентом отражения более 1% оптическим методом и устанавливает методы и средства его первичной и периодической поверок.

Интервал между поверками - 1 год.

2 Операции поверки

• 2.1 При проведении поверки должны быть выполнены следующие операции, указанные в таблице 1:

Таблица 1. Операции, выполняемые при проведении поверки.

• 1.2 Операции поверки проводятся юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями, аккредитованными в установленном порядке.

• 1.3 Проведение поверки не в полном объёме, для меньшего числа поддиапазонов измерений и для меньшего числа измеряемых величин не предусмотрено.

3 Средства поверкп

При проведении поверки применяются следующие средства поверки:

• - мера ширины и периода специальная МШПС-2.0К (Госреестр № 33598-06) - поверочный образец ПО-1;

• - мера длины концевая 3-го разряда номинальным значением 1 мм (Госреестр №38376-08) - поверочный образец ПО-2;

• - мера длины концевая 3-го разряда номинальным значением 2 мм (Госреестр №38376-08) - поверочный образец ПО-3;

• - мера длины концевая 3-го разряда номинальным значением 1,1 мм (Госреестр №38376-08) - поверочный образец ПО-4;

-объект-микрометр типа ОМО, эталон 2-го разряда (Госреестр №590-63) - поверочный образец ПО-5;

• - мера длины штриховая типа ПБ по ГОСТ 12069-90, эталон 2-го разряда (диапазон измерений 0-200 мм) - поверочный образец Г1О-6.

• - мера шероховатости эталоная ПРО-10 эталон 1-го разряда, номинальным значением шероховатости по параметру R_a 0,025 мкм (Госреестр №66933-17) - поверочный образец ПО-7 .

• - мера шероховатости эталоная ПРО-10, эталон 1-го разряда номинальным значением шероховатости по параметру R_a 0,62 мкм (Госреестр №66933-17) - поверочный образец ПО-8.

Допускается использование других средств поверки, по характеристикам не уступающим указанным.

4 Требования безопасности

При проведении поверки соблюдают требования ГОСТ 12.3.019-80 «Правила эксплуатации электроустановок потребителем».

5 Требования к квалификации поверителей

К проведению поверки допускаются лица:

• - имеющие опыт работы с профилометрами оптическими;

• - прошедшие обучение и имеющие удостоверение поверителя;

• - изучившие техническое описание и руководство по эксплуатации поверяемого профилометра оптического WYKO NT9300 и методику его поверки.

6 Условия поверки и подготовка к ней

6.1. При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

- давление в магистрали сжатого воздуха, Па.......................от 2,75-10" до 5,5-10"

• 6.2 Подготовку профилометра к работе провести в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

• 6.3 Перед проведением поверки профилометр должен быть выдержан во включенном состоянии не менее 2 часов.

• 7 Проведение поверки

7.1 Внешний осмотр, проверка комплектности. Идентификация программного обеспечения

• 7.1.1 При внешнем осмотре установить:

• - соответствие комплектности (без запасных частей и инструмента), указанной в руководстве по эксплуатации;

• - надёжность крепления соединительных элементов;

• - отсутствие повреждений и дефектов, влияющих на работоспособность и метрологические характеристики профилометра;

• - наличие на профилометре заводского номера и товарного знака фирмы-изготовителя.

• 7.1.2 Для идентификации программного обеспечения (ПО) профилометра необходимо:

• - включить профилометр;

• - запустить рабочую программу профилометра согласно руководству по эксплуатации;

• - дождаться загрузки рабочей программы;

• - в открывшемся окне вызвать информацию о программном обеспечении (Рисунок 1);

  ♦

  File Edit Hardware Analysis Output Database Options

  □

  D|

  --I

  • г ..    _

  1

  .'•23

  ■ЦН ;■■■> I

  г. '.'-.дДй;

  ... ■ ■

  _

  MM

  жагяиВйка

  -----z___... .

  I

  Contents...

  

Рисунок 1

- по информации в всплывающем окне определить номер версии программного обеспечения (Рисунок 2);

Рисунок 2

Профилометр считается прошедшим операцию поверки с положительным результатом, если идентификационные признаки ПО профилометра соответствуют значениям, приведенным в таблице 2.

Табл и ца 2 - Идентификационные данные программного обеспечен и я

7.2 Опробование

• 7.2.1 После включения профилометра выдержать его во включенном состоянии не менее 2-х часов. На рабочем столе ПЭВМ нажать на иконку программного обеспечения (ПО) профилометра, при этом откроется активное окно управления профилометром.

• 7.2.2 После запуска аппаратной части и ПО производится автоматическая проверка функциональных узлов и программной части системы. При возникновении каких-либо ошибок работы ПО или неполадок в аппаратной части, ПО выдает сообщение об ошибке с указанием аппаратного узла или программного компонента, который является причиной неисправности.

В случае отсутствия указанных сообщений, профилометр находится в исправном состоянии и готов к работе.

• 7.2.3 Профилометр считается прошедшим поверку по п.7.2, если выполнены требования п.7.2.2.

• 7.3 Определение метрологических характеристик.

7.3.1 Определение диапазона и пределов абсолютной погрешности измерений линейных размеров по оси Z.

• 7.3.1.1 Установить на столик образцов профилометра поверочный образец ПО-1 (меру ширины и периода специальную МШПС-2.0К). Используя объектив с увеличением 10х, получить изображение рельефной шаговой структуры центрального модуля меры. Запомнить полученное изображение на жесткий диск управляющего компьютера профилометра. В соответствии с руководством по эксплуатации профилометра произвести измерения высоты выступа рельефной структуры меры в количестве и =10 раз в разных местах в пределах поля зрения, каждый раз регистрируя значение Л, высоты (в нм).

• 7.3.1.2 Определить среднее значение высоты выступов по формуле:

• 7.3.1.3 Определить абсолютную погрешность измерений высоты выступов меры по формуле

  

  мшпс

где Н_мшпс - паспортное значение высоты выступа меры ширины и периода специальной МШПС-2.0К, выраженное в нм.

• 7.3.1.4 Установить на концевую меру номинальным размером 2 мм (ПО-3) концевую меру номинальным размером 1 мм (ПО-2) таким образом, чтобы их рабочие поверхности соприкасались и взаимно перекрывались на 65-80%. Произвести притирку мер друг к другу.

• 7.3.1.5 Установить объектив с увеличением 10х, установить концевые меры ПО-3 и ПО-2 на столик образцов профилометра таким образом, чтобы их рабочие поверхности находились в горизонтальной плоскости, а перепад высоты 1 мм, создаваемый концевой мерой ПО-2, находился в поле зрения профилометра примерно в центральной его части. Зарегистрировать полученное изображение на жесткий диск.

• 7.3.1.6 В соответствии с руководством по эксплуатации профилометра произвести измерения высоты ступеньки 1 мм в количестве /2 =10 раз в разных местах в пределах поля зрения, каждый раз регистрируя значение Н, высоты, выраженное в мкм.

• 7.3.1.7 Определить среднее значение высоты ступеньки по формуле:

10

• 7.3.1.8 Определить абсолютную погрешность измерений высоты ступеньки номинальным значением 1 мм по формуле

  

  (I)

где Н_км.(1) - паспортное значение длины концевой меры номинальным значением 1 мм, выраженное в мкм.

• 7.3.1.9 Установить на концевую меру ПО-3 параллельно концевые меры ПО-2 и ПО-4 на столик образцов профилометра таким образом, чтобы их рабочие поверхности находились в горизонтальной плоскости, а перепад высоты 0,1 мм, создаваемый мерами ПО-2 и ПО-4, находился в поле зрения профилометра примерно в центральной его части. Зарегистрировать полученное изображение на жесткий диск.

• 7.3.1.10 В соответствии с руководством по эксплуатации профилометра произвести измерения высоты ступеньки 0,1 мм в количестве и =10 раз в разных местах в пределах поля зрения, каждый раз регистрируя значение Н₇ высоты, выраженное в мкм.

• 7.3.1.11 Определить среднее значение высоты ступеньки по формуле:

  ю

  

• 7.3.1.12 Определить абсолютную погрешность измерений высоты ступеньки номинальным значением 0,1 мм по формуле

Д₀₁ Н 77_кп(01)

где Н_км.(о,1)~ паспортное значение длины концевой меры номинальным значением 1,1 мм, выраженное в мкм.

• 7.3.1.13 Считать, что абсолютная погрешность измерений линейных размеров по оси Z во всем диапазоне находится внутри границ ±(1+0,0087,) нм, установленных в описании типа (где L - измеряемая длина по оси Z в нм), если выполнены требования

|Д,|< 1 + 0,027,,,

|Д₂|< 0,001 + 0,027,₂

|Д₃1 <0,001 + 0,027,_{0 ]}

где Li , L2 и Ьз - измеряемые линейные размеры по оси Z:

L\ = h - значение, определенное по п.7.3.1.2, выраженное в нм

• 7,2 = Н - значение, определенное по п.7.3.1.7, выраженное в мкм,

• 7o,i = 77- значение, определенное по п.7.3.1.11, выраженное в мкм.

• 7.3.1.14 Результаты поверки по п.7.3.1 считать положительными, если выполнены требования п.7.3.1.13.

При этом диапазоном измерений линейных размеров по оси Z следует считать диапазон от 2 до 1 • 10⁶ нм.

7.3.2 Определение диапазона и относительной погрешности измерении линейных размеров в плоскости XY

• 7.3.2.1 Установить на столик образцов профилометра поверочный образец ПО-5 (объект-микрометр).

• 7.3.2.2 Последовательно провести измерения номинальных размеров объект-микрометра, указанных в таблице 3, в плоскости XY, используя объективы, указанные в таблице 3 из имеющихся в наличии согласно комплекту поставки профилометра. Для каждого номинального значения размера измерения провести 10 раз, результатом измерений считать среднее значение по 10-ти измерениям.

Таблица 7.3.2. Номинальные значения размеров поверочного образца Г1О-5, подлежащие измерениям в зависимости от увеличения объектива.

• 7.3.2.3 Определить относительную погрешность измерений линейных размеров для каждого номинального размера из таблицы 7.3.2 по формуле:

  АД

  Д

  2_Ь.

  L

  х100%

где L_H0M - номинальное значение размера объект-микрометра из числа указанных в таблице 3,

Д - среднее измеренное значение, соответствующее номинальному значению.

• 7.3.2.4 Установить на столик образцов профилометра поверочный образец ПО-6 (Меру длины штриховую типа ПБ по ГОСТ 12069-90, 2 р.), установить объектив 2,5х. Провести измерения номинальных размеров поверочного образца ПО-6 в плоскости XY из числа указанных в таблице 4 в количестве 10 раз для каждого размера и определить среднее значение. Измерения провести используя перемещения столика объектов.

Таблица 4. Номинальные значения размеров поверочного образца ПО-6, подлежащие измерениям.

• 7.3.2.5 Определить относительную погрешность измерений линейных размеров для каждого номинального размера из таблицы 4 по формуле: где Lhom - номинальное значение размера поверочного образца ПО-6 из числа указанных в таблице 4,

  
  

  х100%

L, - среднее измеренное значение, соответствующее номинальному значению.

• 7.3.2.6 Установить на столик образцов профилометра поверочный образец ПО-1 (меру ширины и периода специальную МШПС-2.0К). Используя объектив с увеличением 50х, получить изображение рельефной шаговой структуры центрального модуля меры. Провести 10 раз измерения линейного размера, соответствующего 3-м шагам меры и определить его среднее значение L(3).

Определить относительную погрешность измерений по формуле:

Лз) Аз)

где Тмшпс ~ аттестованное значение шага меры ширины и периода специальной МШПС-2.0К.

• 7.3.2.7 Используя объектив с увеличением 50х, получить изображение рельефной шаговой структуры центрального модуля меры. Провести 10 раз измерения линейного размера, соответствующего 1-му шагу меры и определить его среднее значение L(i).

Определить относительную погрешность измерений по формуле:

где Тмшпс ~ аттестованное значение шага меры ширины и периода специальной МШПС-2.0К.

• 7.3.2.8 Используя объектив с увеличением 50х, получить изображение рельефной шаговой структуры центрального модуля меры. Провести 10 раз измерения линейного размера, соответствующего 8-ми шагам меры и определить его среднее значение L(8).

Определить относительную погрешность измерений по формуле:

где Тмшпс — аттестованное значение шага меры ширины и периода специальной МШПС-2.0К.

• 7.3.2.9 Считать, что относительная погрешность измерений линейных размеров в плоскости XY находится в пределах ±2%, если для всех значений, полученных по п.7.3.2.3, выполняются условия |Д£, /Д| < 2%, для всех значений, полученных по п.7.3.2.4, справедливо |д/,_у /£_;| < 2%, для результатов по пп. 7.3.2.6-7.3.2.8 выполняются условия |д£₍₃₎//.₍₃₎|<2%, |az₍₁₎/z_(I)|<2%, |дл₍₈₎/л₍₈₎|<2%.

При этом диапазоном измерений линейных размеров в плоскости XY следует считать диапазон от 2 до 200000 мкм.

7.3.2.8 Профилометр считается прошедшим этап поверки по п.7.3.2, если выполнены требования п. 7.3.2.9.

7.3.3 Определение диапазона и абсолютной погрешности измерений шероховатости по параметру Ra

• 7.3.3.1 Установить на столик образцов профилометра поверочный образец ПО-7 (меру шероховатости эталонную ПРО-10 с номинальным параметром шероховатости R_a = 0,025 мкм). Установить объектив с увеличением 50х.

• 7.3.3.2 Получить изображение профиля рабочего участка меры. Запомнить полученное изображение.

• 7.3.3.3 По полученному изображению профиля провести измерения параметра шероховатости R_a , используя значения фильтров профиля = 2,5 мкм и -указанный в

паспорте поверочного образца. Определить значение параметра шероховатости R_a как среднее по результатам 10 измерений. Проверить соответствие полученного значения требованию

где Rafamm) - аттестованное значение поверочного образца ПО-7 по параметру R_a

• 7.3.3 А Установить на столик образцов профилометра поверочный образец ПО-8 (меру шероховатости эталонную ПРО-10 с номинальным параметром шероховатости R_a = 0,62 мкм). Установить объектив с увеличением 1 Ох.

• 7.3.3.5 Получить изображение профиля рабочего участка меры. Запомнить полученное изображение.

• 7.3.3.6 По полученному изображению профиля провести измерения параметра шероховатости R_a, используя значения фильтров профиля = 2,5 мкм и -указанный в паспорте поверочного образца. Определить значение параметра шероховатости R_a как среднее по результатам 10 измерений. Проверить соответствие полученного значения требованию

  ‘о ^lva(ainni)

  < 0,003 + 0,04

где R_a(amm) - аттестованное значение поверочного образца ПО-8 по параметру R_a

• 7.3.3.7 Результаты поверки по п.7.3.3 считать положительными, если выполнены требования п.7.3.3.3 и п.7.3.3.6. При этом диапазоном измерений шероховатости по параметру R_a следует считать диапазон от 0,005 до 1 мкм.

8 Оформление результатов поверки

• 8.1 Результаты поверки оформляются протоколом, который хранится в организации, проводившей поверку.

• 8.2 Профилометр, удовлетворяющий требованиям настоящей методики, признают годным к применению. Сведения о результатах поверки передаются в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. Свидетельство о поверке оформляется в соответствии с требованиями нормативных актов федеральных органов исполнительной власти. Знак поверки наносится на свидетельство о поверке или на лицевую панель базового блока микроскопа.

• 8.3 При отрицательных результатах поверки профилометр запрещают к применению и выдают извещение о непригодности с указанием причин по установленной форме.

  
  
  

  В. Бондарчук

9