Calibration et uncertitudes

Données de calibration

Les données de calibration peuvent être utilisées pour corriger les données mesurées ou pour réaliser des calculs d'incertitude. Elles peuvent être en général de différents types et niveaux de complexité. Dans la plupart des cas l'utilisateur fait une aquisition de l'erreur sur chaque axe, par exemple à l'aide d'un calibre standard. Les valeurs acquises peuvent alors être utilisées pour la correction des données. De manière similaire, la valeur d'incertitude est le plus souvent déterminée pour chaque axe à partir d'un bulletin de calibration et d'un budget d'incertitude du procédé de mesure.

Dans les cas plus complexes; les données de calibration peuvent être déterminées localement. Les erreurs de scan ne peuvent pas toujours être décrites par trois paramètres uniquement (un pour chaque axe) et leurs incertitudes ne sont pas nécessairement constantes sur toute la dynamique. Afin d'obtenir des mesure précises il est ainsi pratique de déterminer les erreurs locales ainsi que les incertitudes locales afin de les exploiter par la suite. En parlant de "locale", nous faisons ici référence aux incertitudes reliées à une certaine position dans le volume pouvant être parcouru par le scanner.

Afin d'obtenir les erreurs et incertitudes locales, on pourra utiliser un calibre stadardisé ou utiliser une instrumentation plus complexe, tel qu'un interféromètre pour calibrer les platines de translation du scanner. Ce genre de calibration est couramment réalisée dans les instituts de métrologie.

Plusieurs outils sont disponible dans Gwyddion pour faciliter le traitement des incertitudes locales. Les données de calibration primaire, liées aux platines de translation, peuvent être déterminées ou chargées. Elles peuvent être attribuées à une mesure SPM particulière afin de créer un jeu de calibrations. Elles sont utilisées de manière automatique par les outils et modules pour lesquels un calcul de propagation des incertitudes peut être réalisé, de manière à déterminer une incertitude de mesure finale.

Acquisition des données de calibration

Traitement des donnéesCalibration

Les données de calibration peuvent être acquises des manières suivantes : Le module CalibrationCréer... peut être utilisé pour créer les données de calibration primaires les plus simples - en se basant seulement sur la connaissance des erreurs xyz, des incertitudes et de la géométrie volumique du scanner. Il faut aussi donner un nom à la calibration calculée. Les données primaires de calibration sont par la suite disponibles sous ce nom pour pouvoir être appliquées aux mesures SPM.

En utilisant le module CalibrationCalculer une carte d'erreur basique... on peut déterminer les données primaires de calibration à partir de mesures sur des étalons calibrés. Il faut dans ce cas fournir les mesures de plusieurs étalons calibrés pour différentes hauteurs z du scanner. Cela forme plusieurs sections du volume entier du scanner. L'utilisation d'un détail seul d'un étalon, de son pas nominal et en supposant que sa planéité et son orthogonalité sont bien meilleures que celles des platines, on peut déterminer les données primaires de calibration en se basant sur les corrélations. Notez que cette manière de calibrer un microscope est très approximative et que son intérêt est plutôt limité pour des besoins de métrologie. Toutefois, elle permet d'obtenir des informations utiles sur les propriétés du scanner dans le cas où l'on ne peut pas réaliser une analyse plus fine des incertitudes.

Pour finir, le module CalibrationCharger un fichier de calibration... permet de charger un fichier de données de calibration obtenues par un appareil externe, comme par exemple des interféromètres. Les données doivent être sous forme de texte brut contenant les nombres des ensembles de calibration et les valeurs associées (x, y, z, x_err, y_err, z_err, x_unc, y_unc, z_unc).

Application des données de calibration et utilisation ultérieure

Traitement des donnéesCalibration

Les données primaires de calibration obtenues lors des étapes précédentes sont liées à des platines de translation et non à des mesures SPM. On peut utiliser les données de calibration pour différentes mesures. Pour utiliser ces données pour traiter les données mesurées, il faut tout d'abord les appliquer. Le module CalibrationAppliquer aux données... permet de lister et sélectionner les données de calibration appliquées aux mesures. Après avoir appliqué les données de calibration, des champs de données de calibration sont créés et rattachés aux données sélectionnées. Le caractère ‘C’ apparaît alors dans le navigateur de données pour montrer que des données de calibration sont attachées aux données correspondantes. Notez que la calibration attachée à une mesure SPM n'est plus reliée aux données primaires de calibration (qui ont été utilisée pour les créer).

Lorsqu'une calibration est attachée à des données, la lecture des données et les modules de calcul des données statistiques la détecte automatiquement. L'incertitude de mesure est alors ajoutée aux résultats. L'incertitude totale est calculée en utilisant les lois de propagation des incertitudes.