Article

1 - ÉTATS DE SURFACE ET ÉCARTS DE FORME

2 - FRÉQUENCES SPATIALES À DEUX DIMENSIONS

3 - ÉCARTS DE FORME

4 - CONTRÔLE DES DÉFAUTS DE COURTES PÉRIODES SPATIALES. PROFILOMÉTRIE PAR FAISCEAU LASER

5 - RUGOSITÉ

6 - AU-DELÀ DE LA RUGOSITÉ, LES NOUVELLES MICROSCOPIES, SONDES DE SURFACE

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : R1390 v1

Métrologie des surfaces

Auteur(s) : Patrick BOUCHAREINE

Date de publication : 10 sept. 1999

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Auteur(s)

  • Patrick BOUCHAREINE : Ancien élève de l’École normale supérieure - Professeur à l’École supérieure d’optique et à l’Université Paris-Sud

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INTRODUCTION

La surface d’un solide est un domaine à deux dimensions où se situent les interactions du solide avec le monde extérieur. La physique des surfaces a beaucoup progressé en cette deuxième moitié du vingtième siècle, et de nombreux domaines d’activités industrielles sont directement concernés par cette discipline. C’est à la surface d’un solide que se produisent les réactions chimiques qui la font évoluer et que se manifestent les phénomènes de frottements, d’usure, des adsorptions de contaminants divers. Depuis la métrologie des masses jusqu’au fonctionnement des paliers, depuis les états rectifiés des surfaces mécaniques jusqu’au superpoli des surfaces optiques, la métrologie des surfaces joue un rôle essentiel dans le contrôle de composants mécaniques, optiques ou électroniques.

Les propriétés d'une surface sont extraordinairement nombreuses et complexes. On cherche à les caractériser par des paramètres simples qui ne donneront bien évidemment jamais une représentation complète de ces propriétés. C'est pourquoi l'expérience est essentielle pour pouvoir déduire des observations la réponse à la question : la surface remplira-t-elle correctement ses fonctions ?

Dans la plupart des normes qui traitent des surfaces, l'examen visuel et tactile est souvent le premier cité. Quoique qualitatif, il représente souvent une synthèse de paramètres difficilement quantifiables par d'autres moyens : texture, teinte, aspects en lumières diverses, sensations mécaniques et thermiques. Comme pour un médecin qui sait voir dans une radiographie ou un scanner les éléments qui lui permettront de déterminer son diagnostic, l'expérience seule permet à un ingénieur ou à un technicien de tirer des images directes ou indirectes mises à notre disposition par l'instrumentation moderne, les conclusions sur la conformité de la surface à un cahier des charges particulier.

Nous analyserons dans cet article diverses méthodes qui permettent de caractériser les surfaces par leurs propriétés géométriques macroscopiques (forme : rectitude, planéité ou circularité), et microscopiques (rugosité). Nous décrirons quelques instruments permettant d'accéder à ces propriétés et nous en citerons d'autres comme les microscopes en champ proche ou les microscopes à force atomique.

Nota :

nous ne parlerons pas de toute une catégorie d'analyses physico-chimiques des surfaces que l'on trouvera décrites en particulier dans le volume « Analyse et Caractérisation » :

  • Microscopie optique ;

  • Microscopies électroniques ;

  • Microscopie ionique à effet de champ ;

  • Analyse par émission ionique secondaire (SIMS) ;

  • Spectroscopie des électrons Auger ;

  • Spectroscopie de photo électrons : XPS ou ESCA et UPS.

On trouvera ailleurs une description plus complète des microscopes à effet tunnel (Techniques de l'Ingénieur, [P 895]).

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-r1390


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - CAGNET (M.), FRANÇON (M.), THRIERR (J.-C.) -   Atlas de phénomènes optiques.  -  Springer Verlag (1962).

  • (2) - WHITEHOUSE (D.-J.) -   Handbook of surface metrology.  -  IOP Publishing Bristol (1996).

  • (3) - MOORE (W.-R.) -   The foundations of Mechanical Accuracy.  -  The Moore Special Tool Company, Bridgeport, Connecticut 06607 (1970).

  • (4) - MALACARA (D.) -   Optical shop testing.  -  J. Wiley series in Pure and Applied Optics (1992).

  • (5) - SCHULTZ (G.), SCHWIDER (J.) -   Interferometric testing of smooth surfaces.  -  Progress in Optics XIII, E. Wolf editor, Elsevier Science Publisher (1976).

  • (6) - SCHWIDER (J.) -   Advanced Evaluation Techniques in Interferometry.  -  Progress in Optics, E. Wolf editor, Elsevier Science Publishers (1990).

  • ...

NORMES

  • Spécification géométrique des produits (GPS) - État de surface : méthode du profil - Caractéristiques métrologiques des filtres à phase correcte. - NF EN ISO 11562 - Mars 1998

  • Spécification géométrique des produits (GPS) - État de surface : méthode du profil - Paramètres liés aux motifs. - NF EN ISO 12085 - Mars 1998

  • Spécification géométrique des produits (GPS) - État de surface : méthode du profil - Étalonnage des instruments à contact (palpeur). - NF EN ISO 12179 - Mai 2000

  • Spécification géométrique des produits (GPS) - Indication des états de surface dans la documentation technique de produits. - NF EN ISO 1302 - Avril 2002

  • Spécification géométrique des produits (GPS) - État de surface : méthode du profil - Caractéristiques nominales des appareils à contact (palpeur). - NF EN ISO 3274 - Mars 1998

  • Spécification géométrique des produits (GPS) - État de surface : méthode du profil - Termes, définitions et paramètres d’état de surface. - NF...

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