Laboratoire de Métrologie Optique

Le Laboratoire de Métrologie du Groupe Optique (LMO) est en charge de la caractérisation des optiques (miroirs et réseaux) montées sur les lignes de lumière du synchrotron SOLEIL.

Pour cela il dispose d’un parc d’instrument dédié à la cartographie des surfaces : profilomètre optique, interféromètres, microscope à force atomique, analyseurs de front d’ondes.

Ces instruments peuvent être également ouverts à d’autres applications en fonction des demandes : mesure de courbure, de défaut de forme, de rugosité, imagerie AFM.

Le LMO est ouvert à toute demande émanant des industriels ou des laboratoires académiques.

Les locaux

Le LMO est situé dans le bâtiment du Synchrotron. C'est une salle blanche de classe ISO 7 dont la température et l'hygrométrie sont controlées. Il est situé dans le bâtiment du synchrotron SOLEIL.

L'équipe

WOZNIAK Cyprian (responsable) : Contact mail

Blandine CAPITANIO, Gilles CAUCHON et Philippe HOLLANDER

Sandrine Vasseur (Assistante)

Pour toute demande : lmo@synchrotron-soleil.fr

WOZNIAK Cyprian (responsable) : Contact mail

Pour toute demande : lmo@synchrotron-soleil.fr

En résumé

Les instruments de mesure du laboratoire
Instruments	Mesurande	Données de sortie	Intervalles de mesure	Incertitudes (k = 2)
Long Trace Profiler (LTP) Développement interne	Pente (µrad)	Meilleure forme, rayon de courbure, erreur de pente Accrédité norme ISO 17025 N° accréditation 1-7062 Portée disponible sur www.cofrac.fr	10 m < R < Plan Mesure 1 D sur 996 mm Echantillonnage > 1 mm	Courbure < 0,5 % 20 nrad < Répétabilité < 80 nrad (selon méthode et type de surface) Ecart de pente : 50 nrad
Microscope à Force Atomique (AFM) NX 20 Park	Hauteur (nm)	Hauteur (nm) de réseaux Accrédité norme ISO 17025 N° accréditation 2-7061 Portée disponible sur www.cofrac.fr	3 nm < Hauteur < 100 nm Champ observable : 90 X 90 µm Echantilonnage < 2048 X 2048 points	Répétabilité statique < 30 pm Incertitude élargie : 1,6 nm
Interféromètre : balayage de phase et balayage de franges Optosurf EOTECH	Hauteur (nm)	Rugosité (nm Rq)	Rq < 200 nm Champs observables : - 600 X 400 µm (1 pix = 0,8 µm) - 300 X 200 µm(1 pix = 0,4 µm) - 150 X 100 µm(1 pix = 0,2 µm)	répétabilité Rq < 0,01 nm
Interféromètre à balayage de phase FISBA	Hauteur (nm)	Observation des défauts de forme lors du montage des optiques dans les montures (miroirs, cristaux)	Champs observables : 5 mm, 10 mm, 50 mm Echantilonnage : 1024 X 1024 pixels	répétabilité Rq < λ/200
Interféromètre à balayage de phase MINT Développement Interne	Hauteur (nm)	Erreur de forme (nm)	Champ observable : 16 X 12 mm (> par stitching) (1 pix = 20 µm)	répétabilité Rq < 0,1 nm
Interféromètre à balayage de phase Zygo Verifire HD	Hauteur (nm)	Erreur de forme (nm) Rayon de courbure (m)	Mesure de miroir plan (1 pix = 20 µm + 3 zoom) 1024 x 1024 pixels	Répétabilité Rq < 0,05 nm
Analyseurs de front d’onde 405 nm et 632 nm HP 26 Développement Imagine Optic et SOLEIL HASO LIP 128 Imagine Optic	Hauteur (nm)	Erreur de forme (nm) Rayon de courbure (m)	50 mm < R < 1000 m Champ observable 15 X 15 mm Echantillonnage : 0,5 mm ou 110 µm	Selon configuration de mesure

Equipements

Le LMO possède différents instruments provenant de développements internes (LTP, MINT, HP26) ou d'équipements commerciaux permettant la mesure de topographie de surface adaptées à la géométrie des optiques dédiées aux lignes de lumière synchrotron. Les instruments ont donc été étudiés pour recevoir des objets d'épaisseurs et de longueurs variables.

Microscope à Force Atomique
Profilomètre Optique
Analyseurs de front d'onde
Interferomètres : mesure de rugosité, mesure de forme.

Microscope à Force Atomique (AFM)


Park NX 20	Principales caractéristiques : Fabricant : Park Systems Type : NX 20 modifié pour accepter des échantillons jusqu'à 60 mm d'épaisseur et 300 mm de longueur Modes : contact, pur non contact, tapping, MFM... Champ observable : 90 X 90 µm Course z : 15 µm Répétabilité statique : < 30 pm Incertitude élargie (k = 2) : 1,6 nm Echantillonnage : 256 à 2048 lignes

Retour en haut de page

Profilomètre Optique (LTP)


Long Trace Profiler	Principales caractéristiques : Diamètre faisceau de mesure : 2 mm Dimension de mesure accessible : 996 x 100 mm, hauteur objet max 390 mm Type d'interféromètre : Interféromètre à polarisation (prisme de Wollaston) λ = 532 nm Détecteur : Camera Orca Flash 4 (Hamamatsu), CMOS, 2048 X 2048 pixels (6,7 µm) Champ observable : 16 mrad (et plus par stitching) Mesurande : pente (µrad) mais possibilité de convertir en variations de densité de trait pour les réseaux

Retour en haut de page

Analyseurs de front d'onde

2 types d'analyseur de front d'onde disponibles au LMO.

Le HP 26 est dédié à la caractérisation d'optiques synchrotron. Il est fixé à la translation du profilomètre optique est les champs de mesures sont raccordés (stitching) pour obtenir la mesure finale.

Le HASO R-Flex 128 est dédié à la caractérisation de systèmes optiques spécifiques (systèmes de type Cassegrain, Wolter) mais sert principalement à la caractérisation des cristaux courbables des monochromateurs. L'instrument est alors directement installé sur la ligne de lumière.

**Les analyseurs de front d'onde**
HP 26 (développement Imagine Optic/SOLEIL) : SH-LTP	Principales caractéristiques : Champ observable : 11,7 X 11,7 mm (et plus par stitching) Nb lentilles : 26 X 26 lentilles Pas : 450 µm Focale : 80 mm λ : 405 nm Fonctionnement SH-LTP : stitching sur translation du profilomètre optique
Haso R-Flex 128 Imagine Optic	Principales caractéristiques : Champ observable : 14,6 X 14,6 mm Nb lentilles : 128 X 128 lentilles Pas : 114 µm Focale : 13 mm λ : 633 nm Fonctionnement : sans stitching

Retour en haut de page

Interféromètres

Mesures de rugosité :

OPTOSURF

Principales caractéristiques :

Fabricant : EOTECH
Type : Optosurf
Modes : balayages de phase et balayage de frange
Champs obervables : 600 X 400 µm (X 5), 300 X 200 µm (X 10)ou 150 x 100 µm (X 20)
Echantillonnage : 768 X 512 pixels

Retour en haut de page

Mesures de forme

Interféromètre MINT

Michelson Interferometer for Nano-Topography
	Principales caractéristiques : Type : interféromètre Michelson Champ observable : 16 X 12 mm et plus par stitching Dimension de mesure accessible : 300 X 100 mm hauteur max objet 390 mm Echantillonnage : 768 X 512 pixels (1 pix = 20,6 µm) Répétabilité : Rq < 0,1 nm sur 20 mesures consécutives

Interféromètre FISBA


	Principales caractéristiques : Type : interféromètre Fizeau Champs observables : 5mm, 10 mm et 50 mm par objectifs de Twyman-Green Dimension de mesure accessible: 1500 X 300 mm hauteur max objet 390 mm Echantillonnage : 1024 X 1024 pixels Répétabilité : Rq < λ/200

Interféromètre Zygo Verifire HD

Principales caractéristiques :

Type : interféromètre Fizeau
Champ observable : < 100 mm
3 zooms : afocaux (X1, X3, X6)
Dimension de mesure accessible : 100 X 1300 mm (stitching)
Echantillonnage : 1024 X 1024 pixels
Répétabilité : Rq < 0,05 nm

Les locaux

L'équipe

En résumé

Equipements

Microscope à Force Atomique (AFM)

Profilomètre Optique (LTP)

Analyseurs de front d'onde