ISO 25178-607:2019
(Main)Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 607: Nominal characteristics of non-contact (confocal microscopy) instruments
Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 607: Nominal characteristics of non-contact (confocal microscopy) instruments
This document describes the influence quantities and instrument characteristics of confocal microscopy systems for areal measurement of surface topography. Because surface profiles can be extracted from surface topography images, the methods described in this document can be applied to profiling measurements as well.
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique — Partie 607: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (microscopie confocale)
Le présent document décrit les grandeurs d'influence et les caractéristiques des instruments utilisés dans les systèmes de microscopie confocale (MC) pour le mesurage surfacique de la topographie des surfaces. Comme les profils de surface peuvent être extraits des images par topographie de surface, les métodes décrites dans le présent document peuvent également être appliqués aux mesures de profilage
General Information
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 25178-607
First edition
2019-03
Geometrical product specifications
(GPS) — Surface texture: Areal —
Part 607:
Nominal characteristics of non-contact
(confocal microscopy) instruments
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface:
Surfacique —
Partie 607: Caractéristiques nominales des instruments sans contact
(microscopie confocale)
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Descriptions of the influence quantities . 5
Annex A (informative) Classification of in-plane scanning techniques for confocal microscopes .7
Annex B (informative) Theory of operation of confocal microscopes .13
Annex C (informative) Thin and thick films with confocal microscopes.17
Annex D (informative) Relation to the GPS matrix model .19
Bibliography .20
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 213, Dimensional and geometrical product
specifications and verification.
A list of all parts in the ISO 25178 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2019 – All rights reserved
Introduction
This document is a geometrical product specification (GPS) standard and is to be regarded as a general
GPS standard (see ISO 14638). It influences the chain link F of the chains of standards on areal surface
texture and profile surface texture.
The ISO/GPS matrix model given in ISO 14638 gives an overview of the ISO/GPS system of which this
document is a part. The fundamental rules of ISO/GPS given in ISO 8015 apply to this document and
the default decision rules given in ISO 14253-1 apply to the specifications made in accordance with this
document, unless otherwise indicated.
For more detailed information of the relation of this document to other standards and the GPS matrix
model, see Annex D.
This document describes the metrological characteristics of confocal microscopes designed for the
measurement of surface topography maps.
For detailed information on the confocal microscopy technique, see Annex A and Annex B.
NOTE Portions of this document, particularly the informative sections, describe patented systems and
methods. This information is provided only to assist users in understanding the operating principles of confocal
microscopy. This document is not intended to establish priority for any intellectual property, nor does it imply a
license to proprietary technologies described herein.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 25178-607:2019(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface
texture: Areal —
Part 607:
Nominal characteristics of non-contact (confocal
microscopy) instruments
1 Scope
This document describes the influence quantities and instrument characteristics of confocal
microscopy systems for areal measurement of surface topography. Because surface profiles can be
extracted from surface topography images, the methods described in this document can be applied to
profiling measurements as well.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 25178-600 and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
3.1
confocal microscopy
measurement method wherein the localization of optically sectioned images during an axial scan
through the focus of a microscope’s objective provides a means to determine an areal surface
topography image
Note 1 to entry: See also ISO 25178-6:2010, 3.3.6.
Note 2 to entry: Confocal microscopes produce optically sectioned images by restricting the illumination onto
the sample and through the detection system by means of a pattern, scanning this pattern in-plane to fill the
image (see also Figure B.1).
Note 3 to entry: Illumination and detection patterns could be one or several points, slits or any order of
structures, that effectively reduce the illuminated area of the surface. The geometry of these patterns influences
the evaluation of the sectioned images and has direct influence on the metrological characteristics of the
instrument.
Note 4 to entry: The difference between a confocal point sensor and a confocal microscope is defined by the
in-plane scanning scheme. In the confocal microscope one or multiple parallel working light paths scan the
surface. This is realized with various optical elements. In contrast, the single point confocal probe scans only one
point on the sample at a time by moving either the sample or the probe. A single point confocal chromatic probe
arrangement is described in ISO 25178-602:2010, Annex B.
Note 5 to entry: Table 1 compiles alternative terms that conform at least in part to the above definition.
Table 1 — Examples of alternative terms sometimes used for confocal microscope
Acronym Term
ICM imaging confocal microscope
a
LSCM laser-scanning confocal microscope (see also A.2)
a
CLSM confocal laser-scanning microscope (same method as LSCM)
CSLM confocal-scanning laser microscope (same method as LSCM)
a
LSM laser-scanning microscope (same method as LSCM)
DSCM disc-scanning confocal microscope (see also A.3)
PACM or PAM programmable array confocal microscope or programmable array microscope (see also A.4)
MSCM microdisplay scanning confocal microscope (same method as PACM)
RSOM real-time scanning optical microscope
CSOM confocal-scanning optical microscope
a
The term ‘laser-scanning microscope’ has also been used to refer to laser-based scanning probes with height sensors,
such as triangulation or dynamic focus, which are different from the confocal methods described here.
3.2
illumination pattern
arrangement of single or repetitive structures placed on a conjugate image position of the microscope’s
objective (typically the field diaphragm position), restricting the illuminated parts on the sample
Note 1 to entry: The illumination pattern can be a single pinhole, equally spaced pinholes on a grid, slits, parallel
slits or any other pattern that effectively reduces the amount of illuminated area.
3.3
detection pattern
arrangement of single or repetitive structures placed on a conjugate image position of the microscope’s
objective, blocking the out-of-focus light reflected from the surface and from previously illuminated parts
Note 1 to entry: The illumination and detection patterns need not have the same geometry.
3.4
in-plane scanning
mechanical or optical displacement of the illumination and/or detection patterns to fulfil an optical
section image
Note 1 to entry: Annex A describes the principle of in-plane scanning for typical confocal arrangements.
3.5
axial scan
mechanical or optical displacement between the sample under inspection and the imaging optics
Note 1 to entry: The imaging optics is nominally parallel to the axial scan axis of the microscope.
3.6
axial scan length
total range travelled by the confocal microscope axial scan, usually the total displacement between the
sample and the microscope’s objective translated along its optical axis during data acquisition
Note 1 to entry: This parameter might be limited by the overall range of the axial scanner, but is generally a
parameter chosen by the operator taking account of the height range of the surface topography.
3.7
axial response
signal recorded for an individual image point of the confocal image as a function of the axial scan
position
Note 1 to entry: See Figure 1.
2 © ISO 2019 – All rights reserved
Key
a normalized detector signal
b z-height
1 background offset
2 full width at half maximum
3 axial response
Figure 1 — Schematic axial response signal
3.8
full width at half maximum
FWHM
Δ
z-HM
region of the axial response symmetrical to the maximum peak where the signal falls to one-half of the
maximum peak signal
Note 1 to entry: The FWHM is used as a metric (or estimator) of the thickness of the optically sectioned slice.
3.9
maximum signal position
position of the axial scan where the amplitude of the axial response is maximum
3.10
background offset
value of the axial response for axial positions far from the maximum signal position
Note 1 to entry: The background offset might be caused by residual reflected and scattered light within the
instrument and from the sample, “cross talking” between pinholes and incomplete sectioning behaviour of the
light path.
Note 2 to entry: Methods exist which reduce or make use of background offset effects.
3.11
axial steps
distance between two consecutive confocal images during an axial scan
3.12
confocal imaging rate
number of confocal images per second provided by a confocal microscope without axial scan
3.13
axial scanning rate
number of confocal images per second provided by a confocal microscope during an axial scan,
expressed as the number of acquired plane sections per second
Note 1 to entry: The axial scanning rate might be equal to or lower than the confocal imaging rate depending on
the scanning hardware used and the processing algorithms.
3.14
flatness calibration surface
reference surface used to measure and adjust for the microscope flatness error
Note 1 to entry: The calibration surface is typically an optically flat single surface mirror (flatness ≤ λ/10 and
roughness average R < 0,5 nm).
a
3.15
confocal peak location algorithm
algorithm used to estimate the maximum signal position of the surface point from the axial response
Note 1 to entry: The maximum signal (confocal peak) position is equated to the axial location of the surface.
Note 2 to entry: The confocal peak is not necessarily represented by the absolute maximum of
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 25178-607
First edition
2019-03
Geometrical product specifications
(GPS) — Surface texture: Areal —
Part 607:
Nominal characteristics of non-contact
(confocal microscopy) instruments
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface:
Surfacique —
Partie 607: Caractéristiques nominales des instruments sans contact
(microscopie confocale)
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Descriptions of the influence quantities . 5
Annex A (informative) Classification of in-plane scanning techniques for confocal microscopes .7
Annex B (informative) Theory of operation of confocal microscopes .13
Annex C (informative) Thin and thick films with confocal microscopes.17
Annex D (informative) Relation to the GPS matrix model .19
Bibliography .20
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 213, Dimensional and geometrical product
specifications and verification.
A list of all parts in the ISO 25178 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2019 – All rights reserved
Introduction
This document is a geometrical product specification (GPS) standard and is to be regarded as a general
GPS standard (see ISO 14638). It influences the chain link F of the chains of standards on areal surface
texture and profile surface texture.
The ISO/GPS matrix model given in ISO 14638 gives an overview of the ISO/GPS system of which this
document is a part. The fundamental rules of ISO/GPS given in ISO 8015 apply to this document and
the default decision rules given in ISO 14253-1 apply to the specifications made in accordance with this
document, unless otherwise indicated.
For more detailed information of the relation of this document to other standards and the GPS matrix
model, see Annex D.
This document describes the metrological characteristics of confocal microscopes designed for the
measurement of surface topography maps.
For detailed information on the confocal microscopy technique, see Annex A and Annex B.
NOTE Portions of this document, particularly the informative sections, describe patented systems and
methods. This information is provided only to assist users in understanding the operating principles of confocal
microscopy. This document is not intended to establish priority for any intellectual property, nor does it imply a
license to proprietary technologies described herein.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 25178-607:2019(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface
texture: Areal —
Part 607:
Nominal characteristics of non-contact (confocal
microscopy) instruments
1 Scope
This document describes the influence quantities and instrument characteristics of confocal
microscopy systems for areal measurement of surface topography. Because surface profiles can be
extracted from surface topography images, the methods described in this document can be applied to
profiling measurements as well.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 25178-600 and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
3.1
confocal microscopy
measurement method wherein the localization of optically sectioned images during an axial scan
through the focus of a microscope’s objective provides a means to determine an areal surface
topography image
Note 1 to entry: See also ISO 25178-6:2010, 3.3.6.
Note 2 to entry: Confocal microscopes produce optically sectioned images by restricting the illumination onto
the sample and through the detection system by means of a pattern, scanning this pattern in-plane to fill the
image (see also Figure B.1).
Note 3 to entry: Illumination and detection patterns could be one or several points, slits or any order of
structures, that effectively reduce the illuminated area of the surface. The geometry of these patterns influences
the evaluation of the sectioned images and has direct influence on the metrological characteristics of the
instrument.
Note 4 to entry: The difference between a confocal point sensor and a confocal microscope is defined by the
in-plane scanning scheme. In the confocal microscope one or multiple parallel working light paths scan the
surface. This is realized with various optical elements. In contrast, the single point confocal probe scans only one
point on the sample at a time by moving either the sample or the probe. A single point confocal chromatic probe
arrangement is described in ISO 25178-602:2010, Annex B.
Note 5 to entry: Table 1 compiles alternative terms that conform at least in part to the above definition.
Table 1 — Examples of alternative terms sometimes used for confocal microscope
Acronym Term
ICM imaging confocal microscope
a
LSCM laser-scanning confocal microscope (see also A.2)
a
CLSM confocal laser-scanning microscope (same method as LSCM)
CSLM confocal-scanning laser microscope (same method as LSCM)
a
LSM laser-scanning microscope (same method as LSCM)
DSCM disc-scanning confocal microscope (see also A.3)
PACM or PAM programmable array confocal microscope or programmable array microscope (see also A.4)
MSCM microdisplay scanning confocal microscope (same method as PACM)
RSOM real-time scanning optical microscope
CSOM confocal-scanning optical microscope
a
The term ‘laser-scanning microscope’ has also been used to refer to laser-based scanning probes with height sensors,
such as triangulation or dynamic focus, which are different from the confocal methods described here.
3.2
illumination pattern
arrangement of single or repetitive structures placed on a conjugate image position of the microscope’s
objective (typically the field diaphragm position), restricting the illuminated parts on the sample
Note 1 to entry: The illumination pattern can be a single pinhole, equally spaced pinholes on a grid, slits, parallel
slits or any other pattern that effectively reduces the amount of illuminated area.
3.3
detection pattern
arrangement of single or repetitive structures placed on a conjugate image position of the microscope’s
objective, blocking the out-of-focus light reflected from the surface and from previously illuminated parts
Note 1 to entry: The illumination and detection patterns need not have the same geometry.
3.4
in-plane scanning
mechanical or optical displacement of the illumination and/or detection patterns to fulfil an optical
section image
Note 1 to entry: Annex A describes the principle of in-plane scanning for typical confocal arrangements.
3.5
axial scan
mechanical or optical displacement between the sample under inspection and the imaging optics
Note 1 to entry: The imaging optics is nominally parallel to the axial scan axis of the microscope.
3.6
axial scan length
total range travelled by the confocal microscope axial scan, usually the total displacement between the
sample and the microscope’s objective translated along its optical axis during data acquisition
Note 1 to entry: This parameter might be limited by the overall range of the axial scanner, but is generally a
parameter chosen by the operator taking account of the height range of the surface topography.
3.7
axial response
signal recorded for an individual image point of the confocal image as a function of the axial scan
position
Note 1 to entry: See Figure 1.
2 © ISO 2019 – All rights reserved
Key
a normalized detector signal
b z-height
1 background offset
2 full width at half maximum
3 axial response
Figure 1 — Schematic axial response signal
3.8
full width at half maximum
FWHM
Δ
z-HM
region of the axial response symmetrical to the maximum peak where the signal falls to one-half of the
maximum peak signal
Note 1 to entry: The FWHM is used as a metric (or estimator) of the thickness of the optically sectioned slice.
3.9
maximum signal position
position of the axial scan where the amplitude of the axial response is maximum
3.10
background offset
value of the axial response for axial positions far from the maximum signal position
Note 1 to entry: The background offset might be caused by residual reflected and scattered light within the
instrument and from the sample, “cross talking” between pinholes and incomplete sectioning behaviour of the
light path.
Note 2 to entry: Methods exist which reduce or make use of background offset effects.
3.11
axial steps
distance between two consecutive confocal images during an axial scan
3.12
confocal imaging rate
number of confocal images per second provided by a confocal microscope without axial scan
3.13
axial scanning rate
number of confocal images per second provided by a confocal microscope during an axial scan,
expressed as the number of acquired plane sections per second
Note 1 to entry: The axial scanning rate might be equal to or lower than the confocal imaging rate depending on
the scanning hardware used and the processing algorithms.
3.14
flatness calibration surface
reference surface used to measure and adjust for the microscope flatness error
Note 1 to entry: The calibration surface is typically an optically flat single surface mirror (flatness ≤ λ/10 and
roughness average R < 0,5 nm).
a
3.15
confocal peak location algorithm
algorithm used to estimate the maximum signal position of the surface point from the axial response
Note 1 to entry: The maximum signal (confocal peak) position is equated to the axial location of the surface.
Note 2 to entry: The confocal peak is not necessarily represented by the absolute maximum of
...
NORME ISO
INTERNATIONALE25178-607
Première édition
2019-03
Spécification géométrique des
produits (GPS) — État de surface:
Surfacique —
Partie 607:
Caractéristiques nominales des
instruments sans contact (microscopie
confocale)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal —
Part 607: Nominal characteristics of non-contact (confocal
microscopy) instruments
Numéro de référence
©
ISO 2019
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© ISO 2019
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions .1
4 Descriptions des grandeurs d'influence .5
Annexe A (informative) Classification des techniques de balayage dans le planpour les
microscopes confocaux .8
Annexe B (informative) Théorie de fonctionnement des microscopes confocaux .14
Annexe C (informative) Mesurages de couches minces et de couches épaisses avec des
microscopes confocaux .18
Annexe D (informative) Relation avec le modèle de matrice GPS .20
Bibliographie .21
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/patents).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de l'ISO aux principes de l'Organisation
mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC) voir www .iso
.org/iso/foreword .html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 213, Spécifications et vérification
dimensionnelles et géométriques des produits.
Une liste de toutes les parties de la série de normes ISO 25178 peut être consultée sur le site de l'ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés
Introduction
Le présent document est une norme traitant de la spécification géométrique des produits et doit être
considérée comme une norme GPS générale (voir l'ISO 14638). Elle influence le maillon F de la chaîne de
normes concernant l'état de surface surfacique et l'état de surface du profil.
Le modèle de matrice ISO/GPS de l'ISO 14638 donne une vue d'ensemble du système ISO/GPS, dont le
présent document fait partie. Les principes fondamentaux du système ISO/GPS donnés dans l'ISO 8015
s'appliquent au présent document et les règles de décision par défaut données dans l'ISO 14253-1
s'appliquent aux spécifications faites conformément au présent document, sauf indication contraire.
Pour de plus amples informations sur la relation du présent document avec les autres normes et le
modèle de matrice GPS, voir l'Annexe D.
Le présent document décrit les caractéristiques métrologiques des microscopes confocaux conçus pour
réaliser des mesurages sur des cartes topographiques de surfaces.
Pour plus d'informations sur la technique par microscopie confocale, voir les Annexes A et B.
NOTE Certaines parties du présent document, en particulier les parties informatives, décrivent des systèmes
et méthodes brevetés. Cette information est uniquement fournie pour aider les utilisateurs à comprendre les
principes de fonctionnement de la microscopie confocale. Le présent document n'est ni destiné à privilégier
un quelconque droit de propriété intellectuelle, ni ne concède de licence d'utilisation de techniques brevetées
décrites ici.
NORME INTERNATIONALE ISO 25178-607:2019(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de
surface: Surfacique —
Partie 607:
Caractéristiques nominales des instruments sans contact
(microscopie confocale)
1 Domaine d'application
Le présent document décrit les grandeurs d'influence et les caractéristiques des instruments utilisés
dans les systèmes de microscopie confocale (MC) pour le mesurage surfacique de la topographie des
surfaces. Comme les profils de surface peuvent être extraits des images par topographie de surface, les
métodes décrites dans le présent document peuvent également être appliqués aux mesures de profilage
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l'ISO 25178-600 ainsi que les
suivants, s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
3.1
microscopie confocale
méthode de mesure selon laquelle la localisation des images sectionnées optiquement lors d'un
balayage axial à travers le foyer de l'objectif d'un microscope fournit un moyen de déterminer une
image surfacique de la topographie de surface
Note 1 à l'article: Voir aussi ISO 25178-6:2010, 3.3.6.
Note 2 à l'article: Les microscopes confocaux produisent des images sectionnées optiquement en limitant
l'éclairage sur l'échantillon et à travers le système de détection au moyen d'un motif et en balayant dans le plan le
motif mentionné ci-dessous pour remplir l'image (voir aussi Figure B.1).
Note 3 à l'article: Les motifs d'éclairage et de détection peuvent être un ou plusieurs points, une ou plusieurs
fentes, ou tout ordre de structures, qui réduisent efficacement la zone éclairée de la surface. La géométrie de
ces motifs influence l'évaluation des images sectionnées et a une incidence directe sur les caractéristiques
métrologiques de l'instrument.
Note 4 à l'article: La différence entre un capteur point confocal et un microscope confocal est définie par le schéma
de balayage dans le plan. En microscopie confocale, la surface est balayée par un ou plusieurs faisceaux lumineux
travaillant en parallèle. Cela est réalisé au moyen de divers éléments optiques. En revanche, le palpeur confocal
à point unique balaie un seul point à la fois sur l'échantillon en déplaçant soit l'échantillon, soit le palpeur. Une
configuration à capteur confocal chromatique à point unique est décrite dans l'ISO 25178-602:2010, Annexe B.
Note 5 à l'article: Le Tableau 1 compile les autres termes qui sont conformes au moins en partie à la définition
ci-dessus.
Tableau 1 — Exemples d'autres termes parfois utilisés pour le microscope confocal
Acronyme Terme
MCI microscope confocal d'imagerie
MCBL microscope confocal à balayage lasera (voir également en A.2)
MBLC microscope à balayage laser confocala (même méthode que le MCBL)
MLBC microscope à laser à balayage confocal (même méthode que le MCBL)
MBL microscope à balayage laser (même méthode que le MCBL)
MCBD microscope confocal à balayage à disque (voir également en A.3)
MCRP ou MRP microscope confocal à réseau programmable (MCRP) ou microscope à réseau programmable
(voir également en A.4)
MCBM microscope confocal à balayage à micro-affichage (même méthode que le MCRP)
MOBTR microscope optique à balayage en temps réel
MOBC microscope optique à balayage confocal
a
Le terme « microscope à balayage laser » a été également employé pour désigner les capteurs à balayage laser avec
détecteurs de hauteur, tels que ceux avec triangulation ou focalisation dynamique, qui sont différents des méthodes
confocales décrites ici.
3.2
illumination pattern
disposition de structures uniques ou répétitives placées dans une position d'image conjuguée de
l'objectif du microscope (en général la position du diaphragme de champ), limitant les parties éclairées
sur l'échantillon
Note 1 à l'article: Le motif d'éclairage peut être un sténopé unique, des sténopés équidistants sur une grille, des
fentes, des fentes parallèles, ou tout autre motif réduisant efficacement la taille de la zone éclairée.
3.3
motif d'éclairage
disposition de structures uniques ou répétitives placées dans une position d'image conjuguée de
l'objectif du microscope, arrêtant la lumière hors du foyer réfléchie par la surface et par des parties
précédemment éclairées
Note 1 à l'article: Il n'est pas nécessaire que les motifs d'éclairage et de détection aient la même géométrie.
3.4
balayage dans le plan
déplacement mécanique ou optique des motifs d'éclairage et/ou de détection pour construire une image
à partir de sections optiques
Note 1 à l'article: L'Annexe A décrit le principe du balayage dans le plan pour des dispositions confocales types.
3.5
balayage axial
déplacement mécanique ou optique entre l'échantillon étudié et le système optique d'imagerie
Note 1 à l'article: Le système optique d'imagerie est nominalement parallèle à l'axe de balayage axial du
microscope.
2 © ISO 2019 – Tous droits réservés
3.6
longueur de balayage axial
plage totale parcourue par le balayage axial du microscope confocal, habituellement le déplacement
total entre l'échantillon et l'objectif du microscope déplacé par translation le long de son axe optique
pendant l'acquisition de données
Note 1 à l'article: Ce paramètre peut être limité par le déplacement totale du dispositif de balayage axial, mais
il s'agit généralement d'un paramètre choisi par l'opérateur en tenant compte de la plage de hauteurs de la
topographie de surface.
3.7
réponse axiale
signal enregistré pour un point-image individuel de l'image confocale en fonction de la position de
balayage axial
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
Légende
a signal de détecteur normalisé
b z (μm)
1 bruit de fond
2 largeur à mi-hauteur
3 réponse axiale
Figure 1 — Représentation schématique du signal de réponse axiale
3.8
largeur à mi-hauteur
FWHM
Δ
z-HM
zone de la réponse axiale symétrique au pic maximal, où le signal chute jusqu'à la moitié du pic maximal
Note 1 à l'article: La largeur à mi-hauteur is used as a metric
...
NORME ISO
INTERNATIONALE25178-607
Première édition
2019-03
Spécification géométrique des
produits (GPS) — État de surface:
Surfacique —
Partie 607:
Caractéristiques nominales des
instruments sans contact (microscopie
confocale)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal —
Part 607: Nominal characteristics of non-contact (confocal
microscopy) instruments
Numéro de référence
©
ISO 2019
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2019
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions .1
4 Descriptions des grandeurs d'influence .5
Annexe A (informative) Classification des techniques de balayage dans le planpour les
microscopes confocaux .8
Annexe B (informative) Théorie de fonctionnement des microscopes confocaux .14
Annexe C (informative) Mesurages de couches minces et de couches épaisses avec des
microscopes confocaux .18
Annexe D (informative) Relation avec le modèle de matrice GPS .20
Bibliographie .21
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/patents).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de l'ISO aux principes de l'Organisation
mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC) voir www .iso
.org/iso/foreword .html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 213, Spécifications et vérification
dimensionnelles et géométriques des produits.
Une liste de toutes les parties de la série de normes ISO 25178 peut être consultée sur le site de l'ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés
Introduction
Le présent document est une norme traitant de la spécification géométrique des produits et doit être
considérée comme une norme GPS générale (voir l'ISO 14638). Elle influence le maillon F de la chaîne de
normes concernant l'état de surface surfacique et l'état de surface du profil.
Le modèle de matrice ISO/GPS de l'ISO 14638 donne une vue d'ensemble du système ISO/GPS, dont le
présent document fait partie. Les principes fondamentaux du système ISO/GPS donnés dans l'ISO 8015
s'appliquent au présent document et les règles de décision par défaut données dans l'ISO 14253-1
s'appliquent aux spécifications faites conformément au présent document, sauf indication contraire.
Pour de plus amples informations sur la relation du présent document avec les autres normes et le
modèle de matrice GPS, voir l'Annexe D.
Le présent document décrit les caractéristiques métrologiques des microscopes confocaux conçus pour
réaliser des mesurages sur des cartes topographiques de surfaces.
Pour plus d'informations sur la technique par microscopie confocale, voir les Annexes A et B.
NOTE Certaines parties du présent document, en particulier les parties informatives, décrivent des systèmes
et méthodes brevetés. Cette information est uniquement fournie pour aider les utilisateurs à comprendre les
principes de fonctionnement de la microscopie confocale. Le présent document n'est ni destiné à privilégier
un quelconque droit de propriété intellectuelle, ni ne concède de licence d'utilisation de techniques brevetées
décrites ici.
NORME INTERNATIONALE ISO 25178-607:2019(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de
surface: Surfacique —
Partie 607:
Caractéristiques nominales des instruments sans contact
(microscopie confocale)
1 Domaine d'application
Le présent document décrit les grandeurs d'influence et les caractéristiques des instruments utilisés
dans les systèmes de microscopie confocale (MC) pour le mesurage surfacique de la topographie des
surfaces. Comme les profils de surface peuvent être extraits des images par topographie de surface, les
métodes décrites dans le présent document peuvent également être appliqués aux mesures de profilage
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l'ISO 25178-600 ainsi que les
suivants, s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
3.1
microscopie confocale
méthode de mesure selon laquelle la localisation des images sectionnées optiquement lors d'un
balayage axial à travers le foyer de l'objectif d'un microscope fournit un moyen de déterminer une
image surfacique de la topographie de surface
Note 1 à l'article: Voir aussi ISO 25178-6:2010, 3.3.6.
Note 2 à l'article: Les microscopes confocaux produisent des images sectionnées optiquement en limitant
l'éclairage sur l'échantillon et à travers le système de détection au moyen d'un motif et en balayant dans le plan le
motif mentionné ci-dessous pour remplir l'image (voir aussi Figure B.1).
Note 3 à l'article: Les motifs d'éclairage et de détection peuvent être un ou plusieurs points, une ou plusieurs
fentes, ou tout ordre de structures, qui réduisent efficacement la zone éclairée de la surface. La géométrie de
ces motifs influence l'évaluation des images sectionnées et a une incidence directe sur les caractéristiques
métrologiques de l'instrument.
Note 4 à l'article: La différence entre un capteur point confocal et un microscope confocal est définie par le schéma
de balayage dans le plan. En microscopie confocale, la surface est balayée par un ou plusieurs faisceaux lumineux
travaillant en parallèle. Cela est réalisé au moyen de divers éléments optiques. En revanche, le palpeur confocal
à point unique balaie un seul point à la fois sur l'échantillon en déplaçant soit l'échantillon, soit le palpeur. Une
configuration à capteur confocal chromatique à point unique est décrite dans l'ISO 25178-602:2010, Annexe B.
Note 5 à l'article: Le Tableau 1 compile les autres termes qui sont conformes au moins en partie à la définition
ci-dessus.
Tableau 1 — Exemples d'autres termes parfois utilisés pour le microscope confocal
Acronyme Terme
MCI microscope confocal d'imagerie
MCBL microscope confocal à balayage lasera (voir également en A.2)
MBLC microscope à balayage laser confocala (même méthode que le MCBL)
MLBC microscope à laser à balayage confocal (même méthode que le MCBL)
MBL microscope à balayage laser (même méthode que le MCBL)
MCBD microscope confocal à balayage à disque (voir également en A.3)
MCRP ou MRP microscope confocal à réseau programmable (MCRP) ou microscope à réseau programmable
(voir également en A.4)
MCBM microscope confocal à balayage à micro-affichage (même méthode que le MCRP)
MOBTR microscope optique à balayage en temps réel
MOBC microscope optique à balayage confocal
a
Le terme « microscope à balayage laser » a été également employé pour désigner les capteurs à balayage laser avec
détecteurs de hauteur, tels que ceux avec triangulation ou focalisation dynamique, qui sont différents des méthodes
confocales décrites ici.
3.2
illumination pattern
disposition de structures uniques ou répétitives placées dans une position d'image conjuguée de
l'objectif du microscope (en général la position du diaphragme de champ), limitant les parties éclairées
sur l'échantillon
Note 1 à l'article: Le motif d'éclairage peut être un sténopé unique, des sténopés équidistants sur une grille, des
fentes, des fentes parallèles, ou tout autre motif réduisant efficacement la taille de la zone éclairée.
3.3
motif d'éclairage
disposition de structures uniques ou répétitives placées dans une position d'image conjuguée de
l'objectif du microscope, arrêtant la lumière hors du foyer réfléchie par la surface et par des parties
précédemment éclairées
Note 1 à l'article: Il n'est pas nécessaire que les motifs d'éclairage et de détection aient la même géométrie.
3.4
balayage dans le plan
déplacement mécanique ou optique des motifs d'éclairage et/ou de détection pour construire une image
à partir de sections optiques
Note 1 à l'article: L'Annexe A décrit le principe du balayage dans le plan pour des dispositions confocales types.
3.5
balayage axial
déplacement mécanique ou optique entre l'échantillon étudié et le système optique d'imagerie
Note 1 à l'article: Le système optique d'imagerie est nominalement parallèle à l'axe de balayage axial du
microscope.
2 © ISO 2019 – Tous droits réservés
3.6
longueur de balayage axial
plage totale parcourue par le balayage axial du microscope confocal, habituellement le déplacement
total entre l'échantillon et l'objectif du microscope déplacé par translation le long de son axe optique
pendant l'acquisition de données
Note 1 à l'article: Ce paramètre peut être limité par le déplacement totale du dispositif de balayage axial, mais
il s'agit généralement d'un paramètre choisi par l'opérateur en tenant compte de la plage de hauteurs de la
topographie de surface.
3.7
réponse axiale
signal enregistré pour un point-image individuel de l'image confocale en fonction de la position de
balayage axial
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
Légende
a signal de détecteur normalisé
b z (μm)
1 bruit de fond
2 largeur à mi-hauteur
3 réponse axiale
Figure 1 — Représentation schématique du signal de réponse axiale
3.8
largeur à mi-hauteur
FWHM
Δ
z-HM
zone de la réponse axiale symétrique au pic maximal, où le signal chute jusqu'à la moitié du pic maximal
Note 1 à l'article: La largeur à mi-hauteur is used as a metric
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.