Atomare Rasterkraftmikroskopie von Indenterspitzen und Härteeindrücken

Mit einem Rastermikroskop (AFM) kann die Oberflächentopographie einer Probe unter Umgebungsbedingungen nahezu atomarer Auflösung bestimmt werden. Dadurch bietet sich diese Technik auch für die Härteprüfung im Bereich von Eindringtiefen im Submikrometerbereich an. Zum einen ist bekannt, daß die Ergebnisse von Eindruckprüfungen mit Tiefenmessung (registrierendes Verfahren, Bestimmung der Universalhärte) bei sehr kleinen Eindringtiefen durch geometrische Imperfektionen der unmittelbaren Indenterspitze (Abrundung, Dachkanten) beeinflußt werden. Für eine Berücksichtigung dieser Einflußgröße durch geeignete Korrekturen wird ein Verfahren zur Bestimmung der realen Indenterspitzengeometrie benötigt. Es wurde gezeigt, daß dafür AFM-Untersuchungen wesentlich einfacher und effektiver durchführbar sind verglichen mit transmissionselektronenmikroskopischen Replica-Techniken. Zusätzlich zu der Messung von Eindringtiefekurven durch den registrierenden Härtetester können nach beendeter Prüfung die Ein drücke selbst abgebildet und die Eindruckgeometrien und -maße in der Probenoberfläche (Diagonallänge, Seitenkantenlängen) vermessen werden. Damit läßt sich die konventionelle Härtprüfung nach Vickers oder Berkovich auch bei Eindruckgrößen anwenden, die weit unterhalb der optischen Auflösungsgrenze liegen. Die Anwendung der Technik für Untersuchungen an beschichteten Gläsern, Konstruktionskeramik und Bauteilen der Mikroelektronik wird demonstriert