Kleines, zylindrisches, reflektierendes Objekt ausleuchten

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Moderator: T.Hoffmann

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Beam
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Di, 26.04.11, 10:36

Hallo allerseits!

Ich habe seit nunmehr 3 Wochen folgendes ungelöstes Problem, dass scheinbar noch niemand vor mir hatte (oder dessen Lösung so trivial ist, dass niemand sich genötig sah, sie ins Netz zu stellen):

In einem dünnen Spalt zwischen zwei Metallplatten (Abstand <1mm) befindet sich ein dünner Draht (Durchmesser 50µm), der senkrecht zwischen den Platten "klemmt". Das sieht dann ungefähr so aus:
---------------------------------------------------- Platte
| Draht
---------------------------------------------------- Platte

Von diesem Draht möchte ich ein Bild machen. Wegen der Platten kommt aber praktisch kein Licht dorthin. Bislang leuchte ich einfach mit einer LED von hinten durch den Spalt (also direkt ins Objektiv der Kamera), damit ich wenigstens ein Schattenbild habe. Das sieht aber natürlich weder besonders hübsch aus, noch bietet es mir den informationellen Mehrwert, den ich mir erhofft hatte.
Wenn ich den Draht mit der LED schräg von vorne anleuchte, erhalte ich nur einen hellen Streifen, weil der Draht nunmal zylindrisch ist.
Ich müsste also eigentlich mit vielen LEDs in einem Halbkreis in den Spalt leuchten. Dafür habe ich aber nicht genug Platz bzw., wenn ich den Abstand der LEDs zum Spalt vergrößere (um mehr Platz zu haben), wieder zu wenig Licht im Spalt.

Folgende Dinge habe ich mir bislang überlegt:
1.) aus einer Plexiglasscheibe eine Scheibe einer dicken Zylinderlinse schleifen. Im Plexiglas wird dann der Strahl der LED zunächst in eine Richtung aufgeweitet und zum Spalt geführt, wo er dann unter einem großen Winkel auf den Draht fokussiert wird
2.) ich kopple das Licht einer flächigen LED in ein Glasfaserbündel. Dann richte ich alle Glasfasern einzeln aus verschiedenen Richtungen auf den Draht.
3.) ich montiere SMD-LED-Leisten überall dort an den Spalt, wo ich nicht "hineinphotographiere". Dafür bräuchte ich aber Lichtleisten, die schmaler sind als der Spalt, also weniger als ca. 0,7mm - und die hab ich noch nicht gefunden.

Hat jemand von euch noch andere Ideen oder Vorschläge? Bzw.: welche der drei obigen "Lösungen" erscheint euch am erfolgversprechendsten?

Ich bin für jede Hilfe wirklich dankbar!!

Grüße aus Halle/Saale
BEAM
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stoske
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Di, 26.04.11, 10:52

Hi,

hier stellt sich aus meiner Sicht zuerst die Frage, welchen "informellen" Mehrwert
du erwartest. Was genau willst du ablichten, was nicht zu sehen und mit entsprechend
langer Belichtungszeit nicht auch genauso abzubilden wäre?

Grüße, Stephan
Beam
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Di, 26.04.11, 11:08

Hallo Stephan, danke zunächst, dass du dir überhaupt die Mühe machst, so einen langen Text zu lesen :)

Also, um genau zu sein; ich mache ich keine Photos, sondern ein Video wie sich der Draht verbiegt während der Spalt immer enger wird - zusätzlich zu einigen anderen Messungen, die während dessen laufen (Elektrisches kontaktverhalten, Kräfte zwischen den Platten und im Draht). Das ganze soll bei mindestens 400fps aufgenommen werden. Im Moment läufts aber noch mit normalen 30fps, weil die Highspeedkamera noch nicht da ist und das Licht ohnehin nicht ausreicht.
Der "Mehrwert" besteht dann darin, dass ich sehe, zu welchem Zeitpunkt das untere Drahtende einen bestimmten Weg auf der Platte zurückgelegt hat und den isolierend wirkenden Oxidfilm "weggeschoben" hat. Da ich aber wie oben geschrieben nur ein Schattenbild sehe, klappt das nur, wenn der Draht im 90°-Winkel zum Objektiv verrutscht - und den Winkel kann ich leider nicht beeinflussen.
Ich möchte also den Draht so ausleuchten, dass ich erkenne in welchem Winkel er über die Plattenoberfläche schabt, welchen Weg er zurücklegt und ob beim Auseinandergehen der Platten eventuell Metallspäne am Draht hängen bleiben, die mir meine nächste Messung "versauen" könnten...

Ich hoffe, du weißt jetzt ungefähr, auf was es hinauslaufen soll...

Gruß
BEAM
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Di, 26.04.11, 11:42

wichtig ist eine möglichst diffuse Ausleuchtung.

um eine besonders diffuse Ausleuchtung zu realisieren wäre auch möglich diffus streuendes plexiglas zu verwenden, das zwischen die platten geschoben wird. darin dann ein Lücke wo die Kammera hindurch guckt. von hinten dann mit möglichst vielen leds beleuchtet wird.

hochgeschwindigkeits aufnahmen brauchen sehr viel licht, wobei 400fps noch nicht soo extrem viel ist.
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stoske
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Di, 26.04.11, 11:51

Danke für die Erklärung, jetzt verstehe ich das besser. In dem Fall kommt man ohne
reichlich Licht wohl wirklich nicht aus. Wenn der Spalt sogar noch schmaler wird, fallen
auch sämtliche endoskopischen Mittel weg. Vielleicht fällt mir da noch was zu ein, aber
im Moment muss ich passen.

Darf ich fragen, was für ein "Ding" das ist oder was es "macht"? Klingt interessant.
Beam
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Di, 26.04.11, 12:56

stoske hat geschrieben:Darf ich fragen, was für ein "Ding" das ist oder was es "macht"? Klingt interessant.
Fragen darf man immer :)
Also das "Ding" ist ein Testgerät zum Testen von Testern für Mikrochips... klingt komisch, is aber so.
Im Detail heisst das:
Um die Funktionsfähigkeit von "fertigen" Wafern sicherzustellen - bevor man sie in Polymer einbettet - setzt man "einfach ein paar Nadeln" an die Stellen, wo später die Drähte angebracht werden sollen und probiert dann, ob der Chip das macht, was er soll. Leider ist es aber so, dass jede Nadel mit einer gewissen Kraft auf den Wafer gedrückt werden muss, um mit Sicherheit einen elektrischen Kontakt herzustellen.
Dabei kann man eine Menge kaputt machen - was doof ist, zumal man ja mit den Nadeln "nur mal schnell" einen Funktionstest machen will.
Ich möchte jetzt also so eine Nadel filmen, während gleichzeitig der elektrische Kontakt zum Wafer hergestellt wird - damit man später genau weiß, wie doll man die Nadel aufdrücken muss.

Gruß
BEAM
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stoske
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Di, 26.04.11, 23:00

Ah, danke, sehr interessant.
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TomTTiger
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Mi, 27.04.11, 12:12

Mal ne Frage zum besseren Verständnis :D

Warum muss den die 1 Platte, wo die Nadeln drauf sitzen unbedingt aus Metall sein?
Kann man diese Platte nicht aus Glas oder eben Plexiglas herstellen?

Anderer Ansatz :
Neben die Nadel durch die Metallscheibe einfach ein paar Löcher rundherum bohren und von dort Licht einstrahlen.

Grüße
Tom 8)
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Do, 28.04.11, 07:13

Hi Tom.

na ja, die obere Platte ist eine sogenannte "wafer probe card", also eine ziemlich dicht bestückte Platine. Ich hab das Problem in der ersten Beschreibung eben so weit es geht vereinfacht. Das ändert aber nix dran, dass sie undurchlässig für Licht ist...

Falls - wider erwarten - noch jemand das Problem hat, ich werde heute etwas ausprobieren: LEDs werden ja auch aus einem Wafer geschnitten. Ich hab mir mal ein Stückchen von so einem Wafer besorgt. Jetzt kontaktiere ich mit je zwei etwas längeren Nadeln die umliegenden LED-Stellen und habe wenns klappt jede Menge nach oben gerichtetes Licht. Das wird dann von der Probe-Card diffus reflektiert und hoffentlich kann ich dann die kurze Nadel (die als letztes "aufsetzt") sehen
Dann muss ich nurnoch den Chiphersteller davon überzeugen, dass er für die Tests eben LEDs um seine Chips rumbauen muss. So ein Waferlayout zu ändern und ne Fab entsprechend umzurüsten ist ja kein Problem :)

Wenn das nicht klappt, muss ich eben irgendwie SMD-LEDs in die Probe-Card integrieren... :(

Gruß
BEAM
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