DE2252527A1

DE2252527A1 - Verfahren zur schichtdickenbestimmung organischer methylverbindungen

Info

Publication number: DE2252527A1
Application number: DE19722252527
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Phys Dr Rer Bosch; Walter Dipl Phys Dr Rer N Kroy; Werner Dipl Phys Dr Rer Rother
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1972-10-26
Filing date: 1972-10-26
Publication date: 1974-05-02

Description

Verfahren zur Schichtdickenbestimmung organischer Methylverbindungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Schichtdickenbestimmung organischer Methylverbindungen und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Schichtdickenbestimmungen wurden bisher sehr häufig nach empirischen Verfahren vorgenommen. Auch ist es bekannt, die Schichtdicke von transparenten Medien mit Hilfe optischer Transmission zu bestimmen.
Alle bisher bekannten Verfahren weisen den Nachteil auf, daß sie nicht in der Lage sind, Werte hoher. Genauigkeit und vor allem mit so groß<'r Geschwindigkeit hervorzubringen, daß daraus ein Regelsignal zur Optimierung komplexer Vorginge abgeleitet werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verwahren nebst der zugehörigen Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln, womit Film- bzw. Schichtdicken organischer Methyl verbindungen, wie zum Beispiel methanol, Aceton, ToLuol, Xylol, Cumol oder Acetophenon, in einem Bereich von wenigen r bestimmt werden können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Infrarot-Laserstrahl, vorzugsweise eines He-Ne-Lasers, mittels einer Chopperanordnung in einen meßstrahl und in einen Referenzstrahl geteilt wird, wovon der Meßstrahl auf die Schicht und der Referenzstrahl auf einen unbeschichteten Teil des Trägers senkrecht auftreffen und die beiden reflektierten Strahlen einem Detektor mit nachgeschalteter Elektronik zur Bildung eines Differenzsignals zugeführt werden. Durch diese annahmen ist es beispielsweise möglich gemacht, die Filmdicke des Toluol-Farbgemisches auf dem Formzylinder von Druckereimaschinen kontinuierlich zf msssen und hieraus ein Regel signal zur Optimierung der Druckqualität zu gewinnen. ilierbei wird das Regelsignal mit großer Geschwindigkeit erhalten, was eine Folge des Einsatzes von Laserlicht ist, dessen hohe Strahlintensität auch bei sehr dünnen Schichten noch ein sehr gut auswertbares Signal liefert.
Zur Durchführung des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß in dem Strahlengang eines IR-Lasers eine Choppereinrichtung und ein Planspiegel angeordnet ist und den reflektierenden Strahlen ein halbdurchlässiger Spiegel, ein Detektor nebst Verstärker sowie eine Auswertelektronik zugeordnet sind.
Durch diese Ausbildung ist es moglich, die Infrarot-Absorption der betreffenden blethylverbindungen zur ISestimmunX der Film-oder Schichtdicke auszunutzen.
Es hat weich in Versuchen gezeigt, daß die Methylgruppe C113 im Infrarot-Energiebereich von 2900 cm 1 ( ca. 3,4) stark angeregt wird, d. h. im Infrarotspektrum zeigen sich an dieser Stelte ausgepr.igte Absorptionslinien. Als Lichtquelle für die Absorptionsmessungen wird ein He-Ne-Laser vorgeschlagen, der eine Linie bei 3,39µ emittiert. Durch die spezielle Eigenschaft des Laserlichts (starke Bündelung bei hoher Intensität) wird damit eine sehr einfache Meßanordnung ermöglicht, welche eine für technische Zwecke genügend genaue Schichtdickenbestimmung erlaubt.
Die Erfindung ist nachstehend an einen Ausführungsbeispiel beschrieben und gezeichnet. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt das Prinzip dieses AusführungsbeispieLs in schematischer Darstellung.
Der Strahl 11 eines He-Ne-Lasers 10 wird durch eine Chopperanordnung 12 aufgeteilt in einen Meßstrahl 14 und in einen Referenzstrahl 15, die altenierend durchgelassen bzw. abgelenkt werden. Der Strahl 14 wird nach Durchlaufen des zu untersuchenden Films 20 an der Oberfläche des Schichtträgers 21 reflektiert.
Der Strahl 15 dagegen wird an einer vom Film 20 freien Zone des Schichtträgers 21 reflektiert. Beide Strahlen li, 15 werden über eine einfache Spiegeloptik - bestehend aus dem Planspiegel 22 und dem halbdurchlässigen Spiegel 16 - einem Infrarot-Detektor 17 zugeführt. Im Interesse einer genauen Messung ist es erforderlich, daß die Weglängen von Meßstrahl 14 und Referenzstrahl 15 gleich sind und weitgehend senkrecht auf die reflektierenden Schichten der Nethylverbindung 20 und des Schichttra"gers 21 fallen Für beide Strahlen 14, 15 ist der gleiche Detektor 17 mit angeschlossenem Verstärker 18 zu verwenden, um Meßfehler durch Temperaturdriften zu eliminieren. Um außerdem noch mögliche 3meßfehler durch Untergrwidstrahlung auszuschalten, ist eine filodulation des Laserstrahles vorgesehen. In der dem Detektor 17 nachgeschalteten Elektronik 19 wird aus dem geschwächten Strahl 14 und dem ungeschwächten Strahl 15 ein Differenzsignal gebildet, das der Filmdicke - in Abhängigkeit von dessen Zusammensetzung - proportional ist. Der Proportionalittsfaktor ist für Jede Methylverbindung durch Eichung gesondert festzulegen.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Schichtdickenbestimmung organischer Methylverbindungen, wie zum Beispiel Methanol, Toluol, Aceton etc., dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der IR-Laserstrahl, vorzugsweise eines He-Ne-Lasers, mittels einer Chopperanordnung in einen Meßstrahl und in einen Referenzstrahl geteilt wird, wovon der Meßstrahl auf die Schicht und der Referenzstrahl auf einen unbeschichteten Teil des Trägers senkrecht auftreffen und die beiden reflektierten Strahlen einem Detektor mit nachgeschalteter Elektronik zur Bildung eines Differenzsignals zugeführt werden.
2. Anordnung zur Durchführung. des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Strahlengang (11) eines IR-Lasers (10) eine Choppereinrichtung (12) und ein Planspiegel (13) angeordnet ist und den reflektierenden Strahlen (14, 15) ein halbdurchlässiger Spiege 6), ein Detektor (17) nebst Verstärker (18), sowie eine Auswertelektronik (19) zugeordnet sind.

L e e r s e i t e