Kvalita je pri výrobe detektorov pre elektrónové mikroskopy nevyhnutná

Při výrobě detektorů pro elektronové mikroskopy je kvalita zásadní

Společnost Crytur se sídlem v Turnově se zabývá návrhem, výrobou a dodávkami integrovaných optoelektronických a optomechanických sestav. Základem těchto sestav jsou syntetické krystaly, které si firma sama vyrábí. Protože výrobky dodávané firmou Crytur jsou velmi náročné na dodržování přesnosti rozměrů a tvarů, je firma vybavena špičkovými měřícími stroji a měřidly od firmy Mitutoyo.

Firma Crytur sídlí v Turnově, v České republice, v kraji zvaném Český ráj. Kromě nádherné přírody a historických památek je toto místo známé také jako naleziště polodrahokamů. Acháty, jaspisy, ametysty nebo křišťály jsou pozůstatkem permsko-karbonské vulkanické aktivity. Odborníci z firmy Crytur se snaží přírodní procesy napodobit a vyrábějí umělé krystaly pro technické použití. Syntetické granáty a perovskity se používají jako aktivní médium v laserech nebo pro rentgenové zobrazování a elektronovou mikroskopii. Krystaly wolframanu olovnatého jsou scintilační krystaly používané v klíčových experimentech fyziky vysokých energií. V evropském středisku jaderného výzkumu CERN významně přispěly například při dokazování objevu nové elementární částice – Higgsova bosonu – v roce 2012. Krystaly pro CERN se sice Crytur nevyráběl, ale všechny klíčové nově budované experimenty jsou dnes stavěny právě na tisících kusech těchto krystalů z Turnova. Firma vyrábí také safírové profily, které slouží např. jako ochranná pouzdra termočlánků pro sklářský průmysl nebo petrochemii. V sortimentu má také optické prvky opatřené tenkými vrstvami: funkční vrstvy se na optické plochy nanášejí napařováním ve vakuu.

Od komponent ke kompletním sestavám
Největší část výroby však v současné době tvoří detekční celky pro elektronovou mikroskopii. Detektory, a to především ty pro zpětně odražené elektrony a sekundární elektrony, tvoří jeden z klíčových prvků celého mikroskopu. Bez nich není možné zobrazovat extrémní detaily v řádech nanometrů. „Firma Crytur spolupracuje s českými i zahraničními výrobci elektronových mikroskopů,“ říká Jan Bitman, manažer marketingu společnosti Crytur. „Špičkové detektory vyráběné v Cryturu nedodáváme pouze do laboratorních přístrojů, ale ve velké míře jsou využívány i v průmyslových elektronových mikroskopech pro kontrolu kvality při výrobě mikročipů. Lze bez nadsázky říci, že špičkové detekční celky vyráběné pro zákazníky v polovodičovém průmyslu jsou jednou z mála přímých českých stop ve výrobě mikročipů jakotakových,“ dodává.

Nové požadavky na kontrolu kvality
Rozšíření výrobního sortimentu firmy Crytur o komplexní optoelektronické a optomechanické sestavy s sebou přineslo nové požadavky v oblasti kontroly kvality. „Vyráběné součásti jsou velmi přesné a musí do sebe velmi přesně zapadat. Když hovoříme o velmi přesných rozměrech a tolerancích, jde řádově o desítky mikrometrů, a v oblasti tolerancí tvaru a polohy se bavíme o submikronových hodnotách,“ říká Gabriela Tausig, vedoucí managementu kvality ve firmě Crytur. Nutnost přesně změřit každý díl a zkontrolovat i správnou montáž vedla k tomu, že firma Crytur vlastní úctyhodný park měřicích strojů a zařízení od firmy Mitutoyo.

Souřadnicové měřicí stroje
Základem kontroly kvality výroby jsou souřadnicové měřicí stroje. V první řadě jde o souřadnicové měřicí stroje STRATO-Apex, a to ve dvou velikostech, STRATO-Apex 574 a STRATO-Apex 9106. Jsou to špičkové stroje mostové konstrukce se vzduchovými ložisky na všech osách a vysoce přesnými odměřovacími pravítky s malou tepelnou roztažností. Menší stroj STRATO-Apex 574 má pojezdy 500 × 700 × 400 mm, větší STRATO-Apex 9106 zvládne měřit díly do 900 × 1 000 × 600 mm a rozlišení mají oba 0,02 μm. Oba tyto stroje má firma po dvou ve dvou měrových laboratořích. K další výbavě patří CNC souřadnicové měřicí stroje CRYSTA-Apex S 574 a CRYSTA-Apex V 544 určené pro měření malých a středně velkých dílců. Flotilu doplňují dva stroje CRYSTA-Plus M 443 – kompaktní manuální měřicí stroje pro menší díly s jednoduchým ovládáním.

Další měřicí technika
Mezi špičkové měřicí přístroje patří také kruhoměry Mitutoyo ROUNDTEST RA-2200 CNC a ROUNDTEST RA-1600. Kruhoměry dokážou velmi přesně měřit odchylky kruhovitosti nebo souososti. První z nich je vybaven funkcí pro automatické vycentrování měřeného dílu, na druhém je díl centrován manuálně pomocí naváděcí funkce DAT (Digimatic Adjustment Table). Oba přístupy mají své výhody: automatické vycentrování je rychlejší, manuálně lze zvládnout i velmi složité měřicí úlohy. Některé leštěné plochy není možné měřit mechanickými dotyky, protože by je to poškodilo. Proto je firma Crytur vybavena dvěma vizuálním měřicími přístroji Quick Vision Active QVT1-L404. Přístroje mají motorizovaný zoom, vícezdrojové osvětlení a výkonný software pro analýzu dat. Rozsah měření je 400 × 400 × 200 mm a rozlišení 0,1 μm. Jednodušší vizuální přístroj pro menší ploché díly je Quick Scope QS-250 Z (200 × 250 × 100 mm) – firma Crytur je vybavena dvěma těmito přístroji. Pro proměření rozměrů, úhlů a tvarů malých dílů má firma k dispozici pět měřicích mikroskopů TM-1005B. Jde o monokulární mikroskopy se dvěma objektivy a s osvětlovačem s LED. Firma Crytur má od firmy Mitutoyo i další měřicí zařízení a měřidla: posuvná měřítka, mikrometry atd. Všechny jsou s možností digitálního výstupu. „Na trhu jsou možná levnější měřidla než od firmy Mitutoyo, ale my potřebujeme mít jistotu, že budou přesně a spolehlivě měřit po celou dobu své životnosti,“ zdůvodňuje volbu značky Mitutoyo Gabriela Tausig.

Software měřicích strojů a zařízení
Firma Crytur se nezabývá velkosériovou výrobou. Jednotlivé výrobní série mají obvykle jen řádově desítky kusů. Gabriela Tausig proto vysoce oceňuje software, jenž je součástí měřicích strojů a zařízení: „Software MCOSMOS v tandemu s off-line programovacím prostředím MiCAT Planner nám umožňuje pohodlnou a rychlou přípravu měřících postupů přímo z dílu, z modelu nebo z výkresu. Podstatným aspektem je také kompatibilita mezi jednotlivými přístroji a typy přístrojů. Navíc máme software MeasurLink pro statistické vyhodnocování výsledků měření (SPC). Jeho výhodou je, že do něj můžeme zavést data z CMM, z kruhoměrů nebo jakýchkoliv dalších měřicích zařízení a vyhodnocovat stabilitu a opakovatelnost ucelených postupů.“ Statistické řízení procesů (SPC) umožňuje vyhodnocovat měřená data v reálném čase a sledovat trendy ve výrobních procesech. Na zhoršení parametrů je možné reagovat včas, a tím omezit zmetkovitost a zvýšit efektivitu výroby.

Mitutoyo je zárukou kvality i pro koncové zákazníky
Firma Crytur na měřicích strojích a zařízeních od firmy Mitutoyo oceňuje velmi dobrý poměr ceny a kvality. To byl první argument, proč se firma pro výrobky této značky rozhodla. Ovšem to není všechno. „Máme skvělé vztahy a kdykoliv řešíme nějakou úlohu a nevíme si rady, technici firmy Mitutoyo nám ochotně pomohou. Vycházejí nám vstříc co se týče servisu, kalibrací a při řešení jakéhokoliv poruchového stavu, pokud nastane. Doba reakce je velmi krátká,“ říká Gabriela Tausig a dodává: „Co je také důležité: značka Mitutoyo je zárukou kvality i pro naše náročné zákazníky.“

„Chcete-li hrát na trhu klíčovou roli, musíte počítat s tím, že budete muset používat tu nejlepší měřicí techniku, která je dostupná. Vezměte si jako příklad výrobu křemíkových waferů v polovodičovém průmyslu. Najít na něm chyby je jako hledat mravence ve velkoměstě. A máte na to zhruba deset sekund. Musíte-li dosáhnout takovéto přesnosti v detekci, není možné, abyste při výrobě detektorů cokoliv podcenili,“ komentuje na závěr Jan Bitman.

Obr. 1. Z produkce společnosti Crytur: syntetické krystaly

Obr. 2. Pece, ve kterých se pěstují syntetické krystaly

Obr. 3. Souřadnicový měřicí stroj STRATO-Apex 9106

Obr. 4. CNC měřicí zařízení ROUNDTEST RA-2200

Obr. 5. Vizuální měřicí zařízení Quick Vision Active QVT1-L404

Obr. 6. Měřicí mikroskop TM-1005B

O společnosti Mitutoyo Corporation

Společnost Mitutoyo Corporation je přední světovou firmou v oblasti přesné měřicí techniky a nabízí ucelený sortiment metrologických produktů a řešení. Společnost byla založena v roce 1934 a sídlí v japonském Kawasaki. Od svého vzniku se rozrostla v globální firmu s působností ve více než 40 zemích. Její rozsáhlý sortiment výrobků zahrnuje mikrometry, kalibry, číselníkové úchylkoměry, souřadnicové měřicí stroje (SMS), kamerové měřicí systémy, přístroje pro měření tvaru, polohy a pokročilý metrologický software.

Společnost Mitutoyo se zavazuje k přesnosti, kvalitě a inovacím a slouží široké škále průmyslových odvětví včetně automobilového a leteckého průmyslu, výroby elektroniky nebo zdravotnictví a strojírenství. Společnost rovněž provozuje síť akreditovaných kalibračních laboratoří, školicích středisek a center technické podpory, které zákazníkům pomáhají udržovat nejvyšší standardy v oblasti zajištění kvality a efektivity výroby.

Filozofie společnosti Mitutoyo „Dobré prostředí, dobří lidé, dobrá technika“ je hnacím motorem jejího poslání podporovat globální průmysl prostřednictvím přesného měření a neustálého technického pokroku.