Microscope Numérique
Un microscope numérique alliant grande profondeur de champ et longue distance de travail pour observer des surfaces et objets 3D sur des images parfaitement nettes. Le mode d’ombres accentuées combine un objectif haute résolution spécialement conçu, un CMOS 4K et un éclairage haute performance pour observer et analyser les détails les plus subtils de la surface. Des objectifs dédiés, un système orientable selon un angle libre et de multiples fonctions d’éclairage et de mesure garantissent une précision élevée et une grande polyvalence.
Produits
Le capteur d’image CMOS 4K, et l’objectif compatible 4K s’associent à une fonction de contraste profond, pour observer des détails subtils, jusqu’à présent invisibles, sur une image entièrement nette de la surface. Le système de contrôle intégral assure un fonctionnement intuitif, à la portée de tout utilisateur. Ce tout nouveau système de microscopie permet une large palette d’analyses grâce à diverses options de personnalisation, telles que le contrôleur d’aspect (qui identifie automatiquement et instantanément les différences), la grande platine de 300 mm (Plage d’analyse 9 fois supérieure à celle des modèles antérieurs de KEYENCE) et le revolver d’objectifs (équipé d’objectifs haute résolution pour applications métallographiques).
Conçu autour des trois fonctions de base de la Série VHX, observer, capturer, mesurer, ce modèle personnalisable propose un large choix d’options pour répondre aux besoins de diverses applications.
Les microscopes numériques utilisent une caméra et des optiques de grossissement pour afficher une image en direct sur un moniteur. Depuis ce moniteur, l'image peut être observée, capturée, enregistrée, mesurée et analysée. Contrairement aux microscopes optiques traditionnels, les microscopes numériques ne possèdent pas d'oculaires, ce qui permet à plusieurs personnes d'observer l'image simultanément.
Méthodes d'observation microscopique
Différentes méthodes d'observation peuvent être utilisées pour examiner un échantillon, et le choix de la méthode appropriée peut avoir un impact considérable sur la qualité et la clarté de l'image. Ces méthodes exploitent divers principes d'éclairage et de contraste pour permettre aux utilisateurs d'observer avec précision la caractéristique d'intérêt.
Comparaison des méthodes d'observation
Certains échantillons présentent des défis en matière d'observation et d'imagerie, en particulier les échantillons avec des caractéristiques à faible contraste, ou ceux qui sont incolores, translucides ou transparents. Pour permettre l'observation de ces échantillons, différentes méthodes ont été mises au point, tirant parti des propriétés de diffusion de la lumière, de la diffraction, de la polarisation et de l'interférence.
Comprendre la différence entre les microscopes optiques et électroniques
Microscopes optiques : Les microscopes optiques, également connus sous le nom de microscopes photoniques, sont utilisés depuis des centaines d'années. La lumière visible est utilisée pour éclairer l'échantillon, et une série de lentilles sert à le grossir pour l'observation. Certains microscopes optiques utilisent un oculaire à travers lequel l'utilisateur regarde pour observer l'échantillon, tandis que les microscopes optiques plus avancés projettent l'image agrandie sur un moniteur ou un écran.
Microscopes électroniques : Les microscopes électroniques exploitent un principe différent pour atteindre un grossissement et une résolution nettement supérieurs à ceux des microscopes optiques. Au lieu de la lumière visible, un faisceau d'électrons est utilisé pour éclairer l'échantillon. Les microscopes électroniques peuvent résoudre des structures à l'échelle atomique, ce qui les rend indispensables pour l'étude des matériaux.
Choisir le bon microscope : Le choix entre un microscope optique et un microscope électronique dépend de l'objectif de l'utilisateur, du type d'échantillon, ainsi que du niveau de grossissement et de résolution souhaité. Les microscopes optiques ont tendance à être beaucoup plus polyvalents, abordables et faciles à utiliser que les microscopes électroniques, ce qui les rend adaptés à un public plus large et à une plus grande gamme d'applications. Cependant, les microscopes électroniques offrent un grossissement et une résolution inégalés, et leur capacité à effectuer des analyses à l'échelle atomique est indispensable pour la recherche avancée sur les matériaux.
Qu'est-ce qu'un microscope 3D ?
Lors de l'observation de la surface d'un objet au microscope, il peut être très difficile de déterminer la forme ou la topographie de la surface, car seule une petite zone peut être nette à la fois. Cela est particulièrement vrai lors de la capture d'une photo avec une caméra.
Un microscope 3D a la capacité de balayer une surface entière et de capturer chaque zone différente qui devient nette, en les combinant en une seule image entièrement mise au point. Les données de hauteur relative de chaque plan focal peuvent ensuite être utilisées pour reconstruire la surface en une image 3D que les utilisateurs peuvent manipuler librement, ce qui facilite la compréhension de la forme réelle de la surface.
Avantages des microscopes numériques
Comparés aux microscopes optiques, les microscopes numériques ont une profondeur de champ beaucoup plus grande. La profondeur de champ est la plage sur l'axe Z qui est nette à un instant donné.
Une grande profondeur de champ facilite l'observation car l'échantillon entier peut être visualisé sans ajuster l'objectif ou la platine. Une grande profondeur de champ est particulièrement avantageuse lors de l'observation d'échantillons présentant des surfaces irrégulières ou de grandes variations de hauteur.
Les microscopes numériques offrent une plus grande distance de travail (WD) que les microscopes optiques. La distance de travail est la distance entre l'extrémité de l'objectif et la cible lorsque celle-ci est nette.
Plus la distance de travail est grande, plus l'utilisateur peut observer en profondeur la cible. Même lorsque l'objectif est incliné pour l'observation, il n'entre pas en contact avec l'échantillon. Ceci est particulièrement utile pour travailler avec des échantillons qui présentent de grandes variations de hauteur ou des caractéristiques sur différents plans Z.
La plupart des microscopes optiques utilisent une tourelle pour passer d'un objectif à l'autre afin de changer le grossissement.
En revanche, les microscopes numériques 3D utilisent couramment un objectif zoom : il suffit à l'utilisateur de tourner la bague de zoom pour modifier le grossissement de l'objectif.
Avec la tourelle, si la distance de travail diffère entre les objectifs, l'utilisateur doit ajuster la platine et la mise au point à chaque changement de grossissement. Avec les objectifs zoom, la distance de travail reste constante, de sorte que les utilisateurs peuvent changer de grossissement tout en gardant l'échantillon net.
Études de cas sur les microscopes numériques
Secteurs de l'automobile et de l'aérospatiale
Cette section présente des applications telles que la mesure et l'analyse de la contamination des pièces dans les industries automobile et aéronautique, la détection des défauts de fonderie tels que les soufflures, et la quantification de l'usure des outils de coupe pour gérer leur durée de vie. Elle explique l'impact de la contamination sur les pièces automobiles et aéronautiques, les causes possibles des défauts de moulage sous pression et comment y remédier, ainsi que le mécanisme d'usure des outils. L'importance de ces inspections et les problèmes rencontrés avec les méthodes conventionnelles sont également expliqués.
Secteur des dispositifs électroniques
Cette section présente un exemple d'analyse de défaillance de circuits imprimés (PCB) et de composants électroniques, réalisée en observant la section transversale et la surface des boîtiers de semi-conducteurs ainsi que les connexions par fils des composants électroniques. Les problèmes typiques d'inspection et d'observation sont expliqués, y compris les solutions potentielles pour capturer des images et des mesures claires.
Secteurs des dispositifs médicaux et des cosmétiques
Cette section présente des applications telles que la mesure et l'inspection d'aiguilles médicales, de cathéters, de stents, de stimulateurs cardiaques et d'autres articles médicaux où des niveaux de qualité élevés sont exigés. Des exemples d'application dans l'industrie cosmétique, où la précision et la rapidité sont requises en phase de R&D, incluent l'observation, la mesure et l'évaluation de la peau et des cheveux. L'état actuel de ces industries est également expliqué, ainsi que des études de cas d'observation utilisant le dernier microscope numérique 4K.
Secteurs de la chimie et des matériaux
Les installations de soudage dans les usines chimiques exigent une qualité de soudure très avancée. Les films multicouches utilisés dans l'alimentation et la pharmacie requièrent des niveaux élevés de sécurité et de fiabilité. Cette section présente l'observation de la pénétration des pièces soudées, ainsi que des exemples de différentes observations et analyses dans les industries de la chimie et des matériaux, y compris les films multicouches haute fonctionnalité.
Analyse des surfaces de rupture métalliques
Lors de l'observation des caractéristiques d'un objet tridimensionnel, comme les surfaces de rupture, l'analyse peut prendre beaucoup de temps en raison de la nécessité d'ajuster la mise au point à de nombreuses reprises. La fonction de composition en profondeur en temps réel du microscope numérique 4K Série VHX permet de faire la mise au point sur l'ensemble d'une surface de rupture métallique. Cela permet d'observer et d'évaluer les nombreuses caractéristiques composites présentes sur les surfaces de rupture, tout en réduisant le temps passé à ajuster la mise au point.
Observation, mesure et évaluation de la peau et des cheveux
Lors de l'évaluation de la profondeur et de la finesse des caractéristiques de surface, plus les différences de hauteur sont faibles, plus le contraste diminue, ce qui rend l'observation et l'évaluation difficiles. Les microscopes conventionnels affichent des images différentes selon l'éclairage et l'angle, et sont sujets à l'éblouissement dû aux reflets et à un contraste plus faible. Cela rend les rainures peu profondes difficiles à observer, et elles peuvent ne pas être détectées. La fonction multi-éclairage du microscope numérique 4K Série VHX peut capturer automatiquement des données d'éclairage omnidirectionnel. En sélectionnant l'image la plus appropriée pour l'observation à partir de ces données, vous pouvez réduire considérablement le temps nécessaire à la configuration de l'éclairage.
Observation des structures métalliques
L'observation des structures métalliques prend du temps car seule une partie du champ de vision est nette. L'observation et l'analyse de tels objets nécessitent également un apprentissage, ce qui constitue un obstacle à l'obtention de résultats précis. L'interface de composition en temps réel du microscope numérique 4K Série VHX offre une composition en profondeur qui permet une observation rapide et facile d'images entièrement nettes. De plus, une analyse automatique de la taille des grains peut être effectuée, éliminant ainsi la subjectivité de l'utilisateur.
Observation et analyse des micro-organismes
De nombreux micro-organismes sont très transparents, ce qui rend difficile l'obtention de contraste dans l'image d'observation. Ainsi, l'observation à fort grossissement et l'analyse quantitative sont très difficiles pour les champignons filamenteux, qui se développent en trois dimensions, et les petites bactéries. Les microscopes numériques VHX sont équipés de multiples fonctions d'éclairage et d'imagerie, telles que l'éclairage polarisé transmis et le HDR, qui permettent d'obtenir des images avec une gradation de couleurs élevée. De plus, la Série VHX est capable de compter automatiquement le nombre de colonies et de fournir des statistiques sur la taille de chaque colonie individuelle.
Observation en lumière polarisée pour l'imagerie haute résolution des minéraux
Lors de l'observation de minéraux en lumière polarisée, il est nécessaire de percevoir avec précision les changements dus à la méthode d'observation et à l'angle. Cependant, les évaluations peuvent différer d'un individu à l'autre car il est très difficile de régler correctement les conditions d'éclairage. La Série VHX prend en charge l'observation en lumière polarisée avec des prismes de Nicol parallèles ou croisés, et peut également effectuer un éclairage polarisé transmis. De plus, la Série VHX a la capacité de rappeler les conditions d'éclairage des images précédentes, garantissant des résultats cohérents.
Observation et mesure des tranches de semi-conducteurs et des conceptions de circuits intégrés
Les microscopes numériques de la Série VHX utilisent le mode Effet d'ombre optique, une toute nouvelle méthode de microscopie, pour effectuer des observations à fort grossissement avec une clarté d'image rivalisant avec celle d'un MEB (Microscope Électronique à Balayage). Le mode Effet d'ombre optique permet d'observer l'état de surface des tranches, les films défectueux et les particules étrangères. La mesure automatique des zones de photomasquage et des formes 3D peut également être effectuée. Les capacités avancées de la Série VHX améliorent considérablement les capacités d'inspection et d'analyse des tranches et des circuits intégrés.
Comparés à d'autres types de microscopes, les microscopes numériques se caractérisent par leur haute fonctionnalité d'observation et leur facilité d'utilisation, indépendante du niveau de compétence de l'utilisateur. Cependant, les performances requises sont très différentes, tout comme le prix du microscope, selon que vous l'utilisiez pour une observation personnelle, un contrôle qualité en fabrication ou une observation à des fins de recherche. Nous présentons ici les points clés à prendre en compte lors du choix d'un microscope numérique adapté à votre application.
Grossissement et champ de vision (plage d'observation)
Le grossissement optique d'un stéréomicroscope peut être calculé en multipliant le grossissement de l'objectif par celui de l'oculaire. Dans le cas des microscopes numériques, comme les images sont observées sur un écran, le grossissement est le produit du grossissement optique de l'objectif et de la taille d'affichage du moniteur. Ce grossissement est appelé le grossissement total, qui peut être calculé avec la formule suivante :
Grossissement total = Grossissement du moniteur x Grossissement optique.
Le grossissement optique est indiqué sur l'échelle de l'objectif.
Le grossissement du moniteur diffère en fonction du capteur d'image et de la taille du moniteur, et peut être calculé avec la formule suivante :
Grossissement du moniteur = (Taille du moniteur en pouces x 16*) / Taille du capteur d'image*.
* Taille en pouces optiques
Inversement, la taille du champ de vision (plage d'observation) est inversement proportionnelle au grossissement total. Par exemple, pour un grossissement de 50x, une zone de 10 x 6 mm est affichée sur le moniteur. Si le grossissement est augmenté à 100x ou 200x, le champ de vision affiché sur le moniteur diminue respectivement à 5 x 3 mm ou 2,5 x 1,5 mm. Comme le montre cet exemple, bien que l'augmentation du grossissement puisse agrandir l'image pour mieux voir les détails, elle rétrécit également le champ de vision.
Un microscope numérique possède un grossissement d'objectif, un grossissement total et un grossissement de moniteur. Cela signifie que lors du choix d'un grossissement, vous devez savoir lequel de ces grossissements est indiqué dans les catalogues et quelle partie de l'objet d'observation vous souhaitez étudier en vue agrandie. Vous pouvez alors sélectionner le microscope numérique avec le grossissement et le champ de vision qui correspondent à vos besoins.
Méthode d'éclairage
Lors de l'utilisation de microscopes numériques, vous pouvez obtenir des vues peu claires des objets malgré l'utilisation d'un objectif haute performance si l'éclairage n'est pas approprié. Pour résoudre ce problème, il est important de choisir le type d'éclairage qui convient à l'objet à observer.
Il existe quatre principaux types d'éclairage, et cette section explique les caractéristiques et les avantages de chaque type.
Éclairage coaxial
A : Objectif, B : Source lumineuse, C : Miroir semi-réfléchissant, D : Objet
L'éclairage coaxial se propage dans la même direction que le chemin optique de l'objectif. Avec l'éclairage coaxial, l'axe optique de la lumière émise sur l'objet et celui de l'objectif sont alignés à l'aide d'un miroir semi-réfléchissant. Ce mode d'éclairage est utilisé pour l'observation de surfaces métalliques polies, de surfaces plastiques lisses et d'objets qui réfléchissent la lumière de manière spéculaire, comme les tranches de semi-conducteurs, ainsi que pour l'observation des différences de structure ou de brillance de surface plutôt que des reliefs.
Éclairage annulaire
A : Objectif, B : Objet
L'éclairage annulaire est émis en diagonale depuis les côtés de l'objectif. Ce mode d'éclairage permet de capturer clairement les contours grâce au contraste créé par les reliefs de la surface. Il est principalement utilisé à des grossissements de 50x à 300x pour observer des objets à surface rugueuse ou des objets sans brillance ni lustre.
Éclairage transmis
A : Objectif, B : Plaque de verre, C : Objet, D : Source lumineuse
Avec l'éclairage transmis, la lumière provenant de sous une cible transparente traverse l'objectif pour atteindre le capteur d'image. Pour cette raison, les objectifs avec une grande profondeur de champ sont adaptés, compte tenu de l'épaisseur des cibles. Ce mode d'éclairage est utilisé pour l'observation de caractéristiques à l'intérieur d'un objet transparent, d'émulsions dans des liquides et de micro-organismes.
Éclairage variable
La direction de la lumière peut être modifiée en temps réel pour accentuer l'état des caractéristiques. La lumière est émise sur la cible et peut être ajustée en temps réel, permettant l'observation de fines caractéristiques.
Affichage sur moniteur
L'une des caractéristiques les plus utiles des microscopes numériques est que plusieurs personnes peuvent regarder l'image microscopique en même temps. Cela permet de capturer des parties d'intérêt sous forme de vidéos et d'afficher des détails sur un moniteur pour une vérification visuelle par plusieurs personnes, ce qui peut faciliter un partage rapide des problèmes. La résolution du moniteur peut varier d'environ 2 mégapixels à 10 mégapixels et plus. Il est important de sélectionner la résolution en fonction de l'objectif, ainsi que le grossissement et le champ de vision (plage d'observation).
Fonction d'enregistrement/mesure
Le partage des données d'observation acquises avec un microscope numérique entre différents services pour analyse et examen nécessite une fonctionnalité qui prend en charge une grande capacité de stockage et la mise en réseau. Certains facteurs clés à prendre en compte incluent la possibilité d'enregistrer les images d'observation, d'enregistrer les paramètres de grossissement et d'éclairage de la mesure, et la disponibilité d'un logiciel d'analyse qui mesure les profils, les surfaces et les comptages à partir des données d'observation.
Exemple : analyse de la contamination
Caractéristiques des microscopes KEYENCE
Les microscopes numériques intégrés de KEYENCE utilisent un objectif télécentrique HR, un capteur d'image CMOS 4K et un moniteur 4K de 27 pouces. La combinaison d'un objectif haute résolution à grande profondeur de champ, d'un capteur d'image haute définition à faible bruit et d'un grand moniteur 4K permet une observation avec un large champ de vision à des grossissements élevés.
Pour l'éclairage, les microscopes numériques de KEYENCE sont équipés d'une fonction multi-éclairage qui applique automatiquement le motif d'éclairage optimal. D'un simple clic, l'opérateur peut obtenir automatiquement des données d'éclairage omnidirectionnel et sélectionner l'image la plus appropriée pour l'observation.
L'enregistrement des images à l'écran, des résultats de mesure et des paramètres d'observation se fait également d'un simple clic. Les données enregistrées peuvent être rapidement partagées dans toute votre entreprise via une connexion réseau. Des rapports peuvent être créés en installant un tableur et un logiciel de traitement de texte.
Les microscopes numériques de KEYENCE sont une solution complète qui non seulement élimine les configurations d'éclairage fastidieuses tout en réalisant des observations haute résolution et un affichage de haute qualité, mais fournit également des fonctions d'analyse et de rapport pour le partage de données et la soumission de rapports.
Objectif télécentrique HR à grande ouverture numérique (ON) et haute résolution
Observation multi-éclairage (surface métallique polie 1000x)
Nous sommes un leader dans le domaine de l'automatisation industrielle et des équipements d'inspection depuis 1974. Notre engagement en faveur des technologies de pointe et de la satisfaction des besoins de nos clients nous a permis d'atteindre une position de leader sur le marché. Si vous êtes prêt à acheter des microscopes numériques auprès du leader reconnu dans le domaine, parcourez notre catalogue et contactez-nous dès aujourd'hui.
Les principes de base et les principaux types de microscopes sont expliqués, y compris les performances typiques, la méthode d'éclairage et la méthode d'observation.
Foire aux questions concernant Microscope Numérique
Les microscopes numériques sont utilisés pour observer, inspecter et analyser des échantillons de presque toutes les tailles. Ils sont souvent utilisés comme solution lorsque les besoins ne peuvent être satisfaits par les microscopes optiques ou les MEB. Un large éventail d'industries, notamment l'électronique, les dispositifs médicaux, la recherche sur les matériaux et l'automobile, utilisent toutes des microscopes numériques 3D. Plus d'informations sur les applications pour chaque industrie peuvent être consultées sur notre page d'exemples d'applications.
Les microscopes numériques de KEYENCE continuent d'être la meilleure solution sur le marché. KEYENCE a créé le premier microscope numérique il y a plus de 20 ans et intègre continuellement les retours directs des clients dans les générations suivantes de microscopes numériques scientifiques. Cela permet à KEYENCE d'être toujours à la pointe de la technologie, en fournissant des produits qui résolvent les problèmes réels auxquels les utilisateurs sont confrontés.
Les microscopes numériques, les microscopes composés, les stéréomicroscopes, les microscopes métallurgiques et les microscopes polarisants sont tous couramment utilisés. Alors que ces quatre derniers types de microscopes ont chacun un objectif spécifique, un microscope numérique combine toutes ces fonctions en un seul appareil, permettant un débit plus rapide et un flux de travail plus efficace.
Un microscope numérique est équipé d'une caméra numérique de haute précision qui capture des images de la cible, lesquelles sont affichées sur le moniteur pour observation. Un stéréomicroscope possède deux oculaires — un pour chaque œil — pour observer l'image qui apparaît à travers les lentilles. La plage de grossissement d'un microscope numérique va de plusieurs dizaines à plusieurs milliers de fois, tandis que celle d'un stéréomicroscope n'est que de dix à plusieurs dizaines de fois. Un stéréomicroscope nécessite également des ajustements en fonction des différences personnelles telles que la distance entre les yeux et la capacité visuelle.
De manière générale, un microscope numérique est adapté aux longues heures d'observation, au positionnement et à la mesure dimensionnelle. Il est également capable d'enregistrer des images sur un disque dur ainsi que de traiter et d'analyser des images à l'aide d'outils numériques. Un stéréomicroscope, en revanche, a un champ de vision plus large et une distance de travail plus longue, et il est donc utilisé pour l'assemblage et l'inspection de pièces de précision ainsi que pour la dissection et la manipulation cellulaire.
KEYENCE fabrique des microscopes numériques depuis plus de 20 ans. Nous appliquons continuellement les retours de nos clients dans la création des générations suivantes de produits. Cela nous permet de toujours fournir des produits qui résolvent les problèmes réels auxquels les utilisateurs sont confrontés. Les microscopes numériques de la Série VHX ont été conçus pour compenser les points faibles des microscopes optiques conventionnels tels que la faible profondeur de champ, la courte distance de travail, les problèmes de portabilité et de polyvalence, et les limitations sur les échantillons.
