Sub-project TM

Ein zentrales Thema der ersten Förderperiode bildeten Untersuchungen zur Messung an stark gekrümmten Oberflächen durch Erweiterung der NPMM um zwei Freiheitsgrade (Tool-/Sensorschwenkeinheit) unter Einhaltung des Abbe-Komparator-Prinzips. Als Ergebnis der Forschungsarbeiten wurde auf Basis von metrologischen und konstruktiven Variantenvergleichen ein Demonstrator für eine 5-Achs-Nanopositionier- und Nano-messmaschine aufgebaut und untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass die Eigenschaften des Systems wesentlich von der metrologischen Qualität der Referenzhalbkugel und den dazugehörigen Interferometersystemen abhängen. Um mit den metrologischen Parametern in den unteren Nanometerbereich vorzudringen, sind umfangreiche weitere Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet erforderlich. Besonderes Augenmerk ist auf eine detaillierte Fehleranalyse des Interferometersystems zu legen, um dadurch eine deutliche Qualitätsverbesserung der metrologischen Kette zu erreichen. Ein weiteres Ziel ist die Optimierung der Referenzhalbkugel bezüglich der Materialauswahl und der Herstellungstechnologie, um die erforderlichen topologischen Eigenschaften für messtechnische Applikationen im Nanometerbereich zu gewährleisten. Im Ergebnis der Forschungsarbeiten sollen am Ende der zweiten Förderperiode metrologische und konstruktive Richtlinien für Multiachs- Nanopositionier- und Nanomesssysteme unter dem Gesichtspunkt der Eignung für Applikationen in der Nanofabrikation erarbeitet werden.

Projektleiter: Prof. Füßl, Prof. Fröhlich

Mit diesem Teilprojekt wird die rückführbare Kalibrierung von kombinierten Kraft-Positionssensoriken verfolgt. Ziel der weiteren Arbeiten ist die metrologisch rückführbare Kalibrierung von Kraftsensoren im Nanonewtonbereich erheblich zu verbessern und aus dem in der ersten Generation realsisierten Kalibrieraufbau zu einer Fundamentalmesseinrichtung für kleine Kräfte zu entwickeln. Diese Fundamentalmesseinrichtung soll auf drei verschiedene Weisen auf die SI-Einheiten zurückgeführt werden:
   • Gravimetrisch mit kleinen Massenormalen
   • Elektromagnetisch nach dem Kibble-Waagen Prinzip
   • Elektrostatisch
Ein weiteres Ziel ist die Übertragung der - im großen nachgewiesenen - Kalibrierung von Nanonewtonkräften auf MEMS Systeme. In Zusammenarbeit mit Teilprojekt A1 werden Methoden zur direkten und indirekten Kalibrierung der dort erarbeiteten selbstaktuierten MEMS-Taster gefunden und untersucht. Langfristiges Ziel sind MEMS-Taster die Kräfte und Wege messen und in-situ selbst kalibrierfähig sind. Sowohl mit dem Cantilever-Kalibriersystem als auch mit den kalibrierten Cantilevern/Tastern wollen wir Kalibrierungen an Referenzmarken bekannter Geometrien und Materialeigenschaften auf dem Objekt selbst unter Ausnutzung der hohen Positioniergenauigkeit der NPMM erstmalig umsetzen und untersuchen. Eine konzeptionelle und inhaltliche Zusammenarbeit ist insbesondere mit den Teilprojekten KR2, A1 und TM1 vorgesehen.

Projektleiter: Prof. Fröhlich, Prof. Reger, Dr. Schäffel