DE2306764A1

DE2306764A1 - Mikroschwaerzungsmessverfahren und mikroschwaerzungsmesser bzw. mikrodensitometer

Info

Publication number: DE2306764A1
Application number: DE2306764A
Authority: DE
Inventors: John Davies Boardman; George Owen Reynolds; Albert Ernest Smith
Original assignee: Technical Operations Inc
Current assignee: Technical Operations Inc
Priority date: 1972-02-16
Filing date: 1973-02-12
Publication date: 1973-08-23
Also published as: US3802784A; FR2172331A1; FR2172331B1

Description

2306764 Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedi 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

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Technical Operations, Incorporated Northwest Industrial Park, Burlington, Massachusetts/USA

Mikroschwärzungsmeßverfahren und Mikroschwärzungsmesser bzw.

Mikrodensitometer.

Die Erfindung betrifft Mikroschwärzungsmesser und insbesondere Verbesserungen am optischen System von Mikroschwärzungsmessern und an den optischen Verfahren. Es soll die Geräteempfindliehkeit für kleine Blenden von etwa 25 Aim oder darunter linear sein, und zwar unabhängig von der Raumfrequenz und der Art der Beleuchtung, Mit der Bezeichnung "/um" ist Mikrometer bzw. Mikron gemeint.

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N/Br.

Ein Mikrodensitometer bzw. Mikroscliwärzungsmesser ist ein optisches Gerät, welches zweidimensional Reihen von hindurchgetretenen oder reflektierten Lichtgrößen, beispielsweise durch fotografische Aufzeichnung abtastet. Es wird hierbei eine quantitative Information bezüglich der Schwärzungsdichte der hindurchgetretenen Strahlung oder der reflektierten Strahlung der abgetasteten Reihen vorgesehen bzw. aufgezeichnet,, wobei eine Punkt -für-Punkt-Bas is beider Abtastung zur Anwendung kommt. Ein Mikroschwärzungsmesser bzw. Mikrodensitometer kann daher zur Abtastung und Auswertung mittels eindimensionaler oder zweidimensionaler Schwärzungsmessung von Durchtrittscharakteristiken oder Helligkeitscharakteristiken in der Radiografie, bei fotografischen Durchlässigkeitsprüfungen,biologischen Probestücken, Papier Probestücken (um das Grundgewicht beispielsweise zu bestimmen) und in einem weiten Bereich der Röntgenstrahlung,beiastronomischen oder anderen grafischen und fotografischen Aufzeichnungsarten Verwendung finden.

Die Anwendungen des Mikrodensitometers sind in dem Maße angewachsen, wie präzise fotometrische Informationen benötigt werden. Von den Instrumenten^ welche hauptsächlich von Spektroskopiefachleuten verwendet werden,, ist der Schwärzungsmesser bzw. das Mikrodensitometer ein Hauotvverkzeug. Das Mikrodensitometer ist insbesondere dann von Interesse, wenn auch das letzte Bit einer Mornia· ion aus einer fotografischen Aufzeichnung ausgewertet werden soll. Die Optiken des Grunäaufbams des Mikrodensitometers ist seit asva ersten fotoeleMronischen Gerät unverändert geblieben. Eine Lichtquelle wird an einer Vorblenda abgebildet, welche hinwiederum auf der ζυ untersuchenden Aufzeichnung (Film) abgebildet wird_o Der durch die Vorblende beleuchtete Film wird in der Ebene einer Austritt;»tiende abgebildet. Wenn die AustrittsTblend© "kleiner ist als die durch die Vorblende beleuchtete Fläche, wird die Aufzeichnung (Film) durch

die Austrittsblende abgetastet. Ein Fotodetektor, der nach der Austrittsblende angeordnet ist und eine Rüclckopplungs- oder Monitor schleife zur Kompensation von Schwankungen in der Lichtquelle vervollständigen die Grundausrüstung des Gerätes. Es wird allgemein angenommen, daß das Bild der Vorblende in der Filmebene und in der Ebene der Austrittsblende inkohärent ist, so daß die Bewegung des Filmbildes relativ zur Austrittsblende eine Verwindung der Austrittsblende mit dem inkohärent beleuchteten fotografischen Bild erzeugt. Das Raumfrequenzspektrum des Geräteausgangs ist ein Produkt des Spektrums des Objektes und der Geräteübertragungsfunktion. Wie gezeigt werden soll, sind in der Praxis dieser Anordnung Grenzen gesetzt, welche die Verwendbarkeit von Mikrodensitometern auf dem Gebiet der Mikrodensitometrie mit hohem Auflösungsvermögen begrenzen.

Ein fotografisches Bild kann als eine Reihe von räumlich aufgelösten fotometrischen Aufzeichnungen einer sichtbaren Oberflächenstrahlung eines Objektes innerhalb des Blickwinkels der Kamera betrachtet werden. Ein Probestück aus Papier oder ein Teil eines biologischen Probestückes kann daher als eine Reihe von räumlich aufgelösten Größen betrachtet werden, welche jede eine eigene optische Dichte (Schwärzungs) -Durchlässigkeit oder Refleküonscharakteristik aufweist. Normalerweise wird ein Mikrodensitometer zur Messung von optischer Dichte (Schwärzung) oder Reflektion als Funktion einer bestimmten Lage in einer Reihe, beispielsweise einem fotografischen Bild, verwendet. Mit dem Mikrodensitometer können im Grund genommen zwei Tätigkeiten ausgeführt werden: Zum einen bildet es das interessierende Objekt ab und zum anderen tastet es die Abbildung ab. Der optische Aufbau von herkömmlichen Mikrodensitometern ist ähnlich dem Aufbau von Mikroskopen, d.h. das Probestück wird durch ein Sammellinsensystem (Einfluß-Optik) welches einen Spalt auf dem Probe-

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stück fokussiert, beleuchtet. Dieser fokussierte Spalt auf dem Probestück wird dann mit mehrfacher Vergrößerung (durch die Ausflußoptik) abgebildet. Die Abbildung fällt auf einen Spalt, der wenn die Probe bewegt wird, die Abbildung abtastet. Es wurde gezeigt, daß derartige Mikrodensitometer bei hohen Raumfrequenzen in nichtlinearer Art wirken. Dies ist unvermeidbar aufgrund des optischen Aufbaues der bekannten Geräte (G.B. Parrent & R.J. Becherer, J.Opt.Soc.Am. 57, 1479 (1967), R.E. Swing, J. Opt. Soc. Am. 60, 1151A (1970), R.E. Kinzly, J. Opt. Soc. Am. 60, 1151A (1970)).

Es ergeben sich Begrenzungen als Ergebnis der wechselseitigen Kohärenz der Beleuchtung, woraus resultiert, daß die Auslaßblende ein teilweises kohärentes Bild abtastet. Bei einer teilweise kohärenten Abbildung fehlt eine lineare Reproduktion der Objektübertragung. Abweichungen von der Linearität äußern sich in hohen räumlichen Frequenzen, insbesondere in der Nähe der Kanten und wenn das Objekt einen komplizierten Transmissionsgrad hat (d.h. wenn ein Phasenglied in der Durchlässigkeit vorhanden ist).

Dies wirkt sich in der Praxis so aus, daß man versucht, kleinere und immer kleinere Abtastöffnungen zu machen um die Information, welche in einer Aufzeichnung mit hohen Raumfrequenzen sein könnte, zu erhalten (d.h. man möchte kleinere und immer kleinere räumlich aufgelöste Aufzeichnungselemente erfassen) bzw. man unternimmt den Versuch, Messungen an scharfen Kanten oder an Phasenobjekten vorzunehmen. Jedoch erreicht man schließlich den Punkt, wo die Beleuchtung in einem Mikdrodensitometer nur teilweise kohärent ist und das Abbildungssystem daher bezüglich der Intensität nicht linear wird. Es ergeben sich dann beispielsweise Kanten bzw. Rpndringe. Aufgrund dieses Mechanismus verfälscht das Instrument selbst die Resultate.

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Die Verfälschung haftet dem Aufbau des Instrumentes an und sie wird deshalb vom Instrument selbst in der Regel hervorgerufen. Die Verfälschung ist ein Resultat der Abtastöffnungsgröße und der Grenzfrequenz der Ausflußoptik. Diese enthalten verschiedene Komponenten, welche zu dieser anliaftonden Eigenschaft beitragen.

Wenn das Gerät eine lineare Ansprechbarke it bzw. Empfindlichkeit aufweist, steht der Ausgang mit dem Eingang über eine Übertragungsfunktion in Verbindung bzw. sind diese voneinander abhängig, so daß die Kenntnis der Übertragungsfunktion es dem Benutzer ermöglicht, Effekte beim Ablesen des Ausganges an das Instrument anzupassen. Bei einem optischen System wird immer die Bestrahlungsstärke des Lichtes gemessen. Um eine Übertragungsfunktion in geeigneter Weise anwenden zu können, muß das optische System bezüglich der Bestrahlungsstärke oder Intensität linear sein. Darüber hinaus ist es natürlich erwünscht, die Linearität des optischen Systemes des Mikrodensitometers auch auf Bereiche mit hohen Raumfrequenzen zu erstrecken.

Die Erfindung zeigt nun, daß das hindurchgetretene Licht mittels eines optischen Systemes ohne Abbildung gesammelt wirc^ ein Mikrodensitometer, welches den abbildenden Teil des früheren Systemes beseitigt. Das Probestück, welches untersucht werden soll, wird mittels der fokussierten Abbildung der Abtastöffnung (beispielsweise eines Spaltes oder Abtastpunktes) beleuchtet und es wird annähernd das gesamte hindurchgetretene Licht für die Analyse gesammelt. Dps Mikrodensitometer spricht hierbei linear auf die Beleuchtungsstärke des hindurchgetretenen Lichtes ohne Abhängigkeit von räumlicher Kohärenz der Beleuchtung an. Da der lineare Betrieb nicht von der Beleuclitung abhängt, kann eine kohärente Lichtquelle verwendet werden, wenn die zusätzliche Energie, beispielsweise eines Lasers, er-

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wünscht ist. Hierdurch werden die Signal-Rausch-Eigenschaften verbessert. Die Linearität des Instrumentes gewährleistet eine größere Flexibilität bezüglich des Aufbaues, da keine Abbildung des Probenstückes oder der Austrittsblende mit einbezogen ist. Die Übertragungsfunktion weist eine Bandgrenze auf, welche durch die Öffnungen und die Optik des hindurchtretenden Lichtes bestimmt ist. Mikroskopische Objektive erweisen sich als ausreichend.

Es wurde experimentell ein lineares Gerät aufgebaut zur Erprobung auf einer optischen Bank. Die "Abtastöffnungen", welche zur Anwendung kamen, besaßen die Form einer Airy-Scheibe, einer kreisrun-

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den Öffnung und den sin κ/χ eines Spaltes oder einer Zylinderlinse. Lichtflecke und Lichtlinien von weniger als 2 ,um wurden erhalten und experimentell gemessen.

Ein Vorteil der Erfindung besteht daher darin, daß ein Mikrodensitometer erhalten wird, dem lineare Eigenschaften anhaften. Bezüglich der Raumfrequenz ist es lediglich durch die Größe der Abtastöffnung begrenzt.

das Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Mikrodensitometer linear auf die ObjektdurcMassigkeit anspricht, bis zu Raumfrequenzen, welche mit erhältlichen Optiken aufgelöst werden können, wobei Unabhängigkeit von der Kohärenz der Quelle und der Objektphase erzielt wird.

Außerdem ermöglicht die Erfindung eine Übertragungsfunktion, welche eine Fourier-Transformation der Beleuchtungsstärke der Abtastöffnung ist.

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Außerdem kann beim erfindungsgemäßen Gerät die Abtastöffnung, d.h. der Abtastfleck oder die Abtastlinie des Lichtes durch Begrenzung der Optik des hindurchtretenden Lichtes bestimmt werden.

Außerdem ist es von Vorteil, daß das erfindungsgemäße Gerät bei Messungen über die gesamte Breite der beiden Ränder hin Linearität zeigt und an Phasenkanten bzw. -Flanken eine flache Ansprechbarke it zeigt.

Darüberhinaus kann beim erfindungs ge mäßen Mikrodensitometer in vorteilhafter Weise ein Laser als Beleuchtungsquelle verwendet werden.

Anhand der beiliegenden Figuren soll in der folgenden Beschreibung an Ausführungsbeispielen die Erfindung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Satz grafischer Darstellungen, welche die Ungenauigkeiten darstellen, die einem Bild einer Kante eingeprägt sind aufgrund der teilweisen Kohärenz des Abbildungslichtes;

Fig. 2 einen Satz grafischer Darstellungen, welche den Vergleich der verschiedenen Dimensionen für typische Kanten- bzw. Flankenabtastungen zeigen;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines linearen Mikrodensitometer s gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine grafische Darstellung der Meßergebnisse einer Kante bzw. Flanke mit einem linearen Mikrodensitometer gem'iß der Fig. 3;

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Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Zylinderlinsensystems, welches zur Bildung eines Spalt - oder Linienbildes dient und

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines linearen Mikrodensitometers gemäß der Erfindung, bei weichem ein Referenzstrahl zur Anwendung kommt.

Der Effekt von Nichtlinearitäten, welche aus einer teilweisen Kohärenz des bestrahlenden Lichtes an beobachteten Bildern in Erscheinungtreten, läßt sich nicht unmittelbar erklären. Von speziellem Interessen sind die Effekte eines Bildes von einer Kante bzw, Flanke. Die Fig. 1 zeigt das Bild einer Kante bzw. Flanke unter verschiedenen Kohärenzbedingungen, welche durch verschiedene Werte für ρ , welches das Verhältnis der Breite der ' Streufunktion der BiIdlinse zur Breite der wechselseitigen Mensitätsfnnktion des foestrah-. lenden Lichtes, welches in der Probenstückebene gemessen is* Erstellt. Es ist ersichtlich, daß mit anwachsender Kohärenz (Fig„ IE) die exakte Lagebestimmung der Flanks fcaw„ Kante zweifelhaft wird und daß das mehr kohärente System (Fig. IC; an der Kante hzw, Flanke eine gedämpfte Schwingung aufweist«, Die gedämpfte Fianken-Schwingung des teilweise kohärenten Systems ist in der Tat seiiWfsrig zu beobachten und wird leicht mit einem Effekt außsrlmib des Br'smi= punktes verwechselt. Der Grund" für dies© Schwierigkeit wird Ma:-·. wenn man sich vergegenwärtigt, daß das KGhärensintervall für sin typisches System, wie es in der "Fig. 2 dargestellt ist«, etwa das gleiche ist wie für die Bauer der Schwingung,, Die praktischen Konsequenzen der Kohärenz bsi der ObjslctbelencMmig (HicMlinearität im Anspreehver halten des Systems) sind nicht immer tatsächlich offensichtlich, da sie als-Unverträglichkeiten zwischen unterschiedlichen Instrumenten in Erscheinung treten,, FiIr a:.s g*eic he Inscrt-iY-^nt

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mit unterschiedlichen Beleuchtungskonfigurationen erscheinen sie nur bei hohen räumlichen Frequenzen nahe den Kanten bzw. Flanken und für Phasenobjekte bzw. -erscheinungen, Walirscheinlich beruhen die meisten erhaltenen Erscheinungen von Nichtlinearität des Systems auf der Abtastung einer Phasenflanke bzw. -kante. Eine Phasenflanke oder -erscheinung ergibt sich nicht immer bei einem inkohärenten System, sie ist jedoch eines der einfachsten Mittel zum Aufzeigen der Anwesenheit einer teilweisen Kohärenz in einem Abbildungssystem.

Was bei der Abbildung einer Kante bzw. Flanke unter teilweiser Kohärenz geschieht, kann unmittelbar beim Studium der Fig. 2 erkannt werden. Die Fig. 2A und 2B zeigen das Bild einer Durchlaßkante bzw. -flanke und einer Phasenkante bzw. -flanke wie sie in kohärenter Beleuchtung durch ein bandbegrenztes System in Erscheinung treten. Die Streufunktion des bandbegrenzten kohärenten Systems ist in der Fig. 2C dargestellt. In der Tat ist die kohärente Abbildung die Transformation der Streufunktion mit der in Rede stehenden Kante bzw. Flanke. Eine typische beobachtete Kohärenzfunkt ion für ein wirkliches optisches System ist in der Fig. 2D dargestellt. Innerhalb von Abständen von etwa 1 ,um von der Kante bzw. Flanke dieses Systems ist die Kohärenzgrenze der Kohärenztheorie ziemlich gut. Für Abstände größer als etwa 10-20 /um würde die Inkohärenzgrenze anzuwenden sein, die Phasenkante bzw. -flanke würde verschwinden und die Durchtrittskante bzw. -flanke würde sich hexogen und zu einem "Ring" auslaufen.

Das optische System, das in der Fig. 3 dargestellt if-.t, ist wirklich linear. Eine CW-Laserquelle (ungedämpfte Laseruieile) 10 ?rz(U!ieinen Lichtstrahl -16, der eine Lochblendenoff nu;: . in einer Maske 12 durch eine Linse Ll beleuchtet. Die Linse Ll -"..kassiert den Licht-

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strahl 16 in die Lochblendenöffnung H₀ Dieses Untersystem (Subsystem) ist die effektive optische Quelle für das Instrument bzw« Gerät. Der prinzipielle Grund für die Verwendung der Laserquelle liegt darin, daß hochkonzentriertes Licht in der Locliblendenöffnung erzengt wird. Da die Kohärenz oder Nichtkohärens des Vor-Schlitzes als unbedeutend dargestellt worden ist, ergibt sich kein Grund, weshalb das Instrument mit einer thermischen Lichtquelle nicht linear funktionieren wird. Das Licht gelangt zu einer Kollimatorlinse L 2 und dann zu einer Kondensorlinse L 3, welche das Licht zu einem Abtastf leck 15 wieder fokussiert. Die Größe der Lochblendenöffmmg 11 kann innerhalb der Bedingung variiert werden, daß für einen optimalen (kleinsten) Abtastfleck 15 die Lochblendenöffnung nicht durch die Kondensorlinse L 3 aisfgelöst wird. Bei experimentellen Systemen wurden ein Abtastfleck mit 5 ,um Durchmesser und ein Abtastfleck mit kleiner 2/Um verwendet. Der Strahl wurde hierbei ausgerichtet und durch Mikroskopobjektive wieder fokussiert. Die Abmessungen des Abtastfleckes 15 wurden prinzipiell durch die numerische Apertur der nachfokussierenden Liase L-S bestimmt. Zwischen der Kollimator-und der Kondensor linse L 2, L 3 kann eine Kreisblende (Iris) 14 verwendet werden.

Das System weist keinen Austrittsschlitz bzw. keine Aiisteiitsblende auf. Das Probenstüc!: (beispielsweise ein Film), der überprüft werden soll, wird in einer Ebene= 17 angeordnet , Er kann dort mittels bskannter Trägermittel 13 gehs-Jten wepöGa» Das LieM, weienes teeli den Abtastfieel: 15 hiiiamei&xM., wird mit einem LietesLmEseisysie-B,, τΐβϊ-ches die/sli die AnsgayigsMsse L 4 dargestellt ist_f. gegammelt,, Dieses Samnislsjgfceai hat tevosriTtige eine hob.e imimeiiiseliü Aps^Uir _s dsi r.vU: rnöglisLst das -gesamte Liste, "i/elchss dürsh die IProös Iiindiu;i-".tr-iii: ii^ölt wird.

Das Lichtsammeisystem bewirkt, daß im wesentlichen das gesamte hindurchgetretene Licht ohne Bildentwerfung der Filmprobe in den Fotodetektor 18 gelangt. Da die Probe nicht abgebildet ist, ergeben sich Fragen bezüglich der teilweisen Kohärenz nicht. Das Bild, welches von der Kondensor linse L3, welche als Kugellinse ausgebildet ist, zusammen mit der kreisrunden Lochblendenöffnung 11 geformt wird, ist innerhalb der Begrenzungen der Aperationskorrektur und der Brennpunkteinstellung eine Airy-Scheibe.

Wenn die Punktquelle durch die Kondensorlinse unaufgelöst ist und die Kondensor linse ohne Aperat ion wirkt, ist die Systemübertragungsfunktion die Autokorellation der Aus gangs pupillenfunktion. Für eine Kugellinse ist dies die Transformation von _t 2J₁ (kr)/kr / und für

2 2 eine Zylinderlinse ist dies die Transformation von sin x/x . Da die gesamte Strahlung, welche durch die Filmemulsion hindurchtritt, ohne Bildentwerfimg durch die Optik, welche der Filmebene folgt, gesammelt wird, ist das System lotonietriscb linearmit dem Durchlaß bzw. Durchlaßgrad.

Ein anderer Vorteil des linearen Mikrodensitometers, welches soeben beschrieben wurde, ist dass die kohärente Fleckung, welche als Rauschen bzw. Störung in der Abtastung eines optischen Bildes erscheint, durch den Kollektor vollständig geglättet ist. Das erfindungsgemäße System mißt eine einzelne diffuse Dichte bzw. diffuse Durchlassung besser als die optische Dichte bei bekannten Systemen. Ein System gemäß der Fig. 3 wurde auf einer optischen Bank geprüft, wobei ein Fotomultiplayer, dem ein Diffusor vorgeschaltet war, als Fotodetektor 18 zur Anwendung gekommen ist. Für die Linsen Ll, L 2, L 3 und L 4 kamen Mikroskopobjektive zur Anwendung. Eine Filmprobe, auf welche eine Kante aufgedampft war, wurde in der Ebene

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angeordnet und mit einem 5 /um -Abtastfleck 15 abgetastet, indem der Film in 2 - 1/2/Um-Sprüngen fortbewegt wurde. Die Ablesungen wurden auf dem Fotomultiplayer vorgenommen. Die Ergebnisse sind in der Fig. 4 dargestellt. Die tatsächlichen Meßpunkte 21 sind markiert eingetragen. Die strichlierte Linie 22 zeigt den theoretischen Verlauf den man erhält wenn man einen 5 Aim -Abtastfleck mit einer vollkommenen Kante .verwickelt. Die Untersuchungen wurden mehrmals wiederholt und es ergab sich, daß die Resultate sich wiederholten. Der Kurvenverlauf für die gleiche aufgedampfte Kante bei Verwendung eines bekannten Mikrodensitometers unter Verwendung einer 5/Um-Abtastapertur glich im wesentlichen dem der in der Fig. IC dargestellt ist, d.h. der Kurvenverlauf zeigte Kanten-Ringe bzw. -Schwingungen.

Es zeigt sich, daß das Abtastverfahren mit Hilfe eines kohärenten Abtastfleckes gemäß der Erfindung verbesserte Ergebnisse für Abtastaperturen von wenigstens etwa 5/Um ergibt, bei denen die Kanten-Ringe bzw. -Schwingungen und die Fleckung im wesentlichen beseitigt sind. Ähnliche Ergebnisse wurden mit einem Abtastfleck erzielt, der weniger als 2 /um im Durchmesser aufwies.

Bei der Erfindung kommen sowohl Schlitzaperturen als auch Lochblendenöffnungen mit verschiedenen Weiten zur Anwendung. Ein Schlitzbild kann entweder durch Abbildung eines beleuchteten Schlitzes oder durch Verwendung von zylindrischen Optiken hergestellt werden. Es wird dabei ein Linienbild einer beleuchteten-Lochblende erzeugt. Schlitzabtastungen werden mittels einer einfachen plan-konvexen Zylinderlinse 30 (geschichtet für Reflektion) in Verbindung mit einer Kugellinse 31 (in Form eines Mikroskopobjektives), wie es in der Figur 5 dargestellt ist, erzielt. Die Qualität der Ergebnisse ist her-

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vorragend, wenn man die Einfachheit der Optik betrachtet. Das Linienbild 32 wird in der Filmebene erzeugt. Die Abtastebene 33 liegt senkrecht zu dieser Ebene. Das Licht, welches durch die Probe (nach rechts in der Fig. 5) hindurchtritt und von dem Linienbild 32 ausgeht, wird mittels eines Lichtkollektorsystems gesammelt, wie es beispielsweise in der Fig. 3 dargestellt ist.

In der Fig. 6 ist ein optisches System, ähnlich dem in der Fig. 3, dargestellt. Dieses optische System besitzt ein Referenz- bzw. Bezugsstrahlsystem mit einem Dichte- bzw. Graukeil zur Messung des Durchlässigkeitsgrades der Probe bei der Überprüfung. Die mit der Fig. 3 gemeinsamen Bauteile haben die gleichen Bezugszeichen. Es ist eine Verschlußblende 45 hinzugefügt. Der Bezugsstrahl 41 wird dem Laserausgangsstrahl 16 mittels eines Strahlenteilers 40 entnommen und mittels eines ersten ebenen Spiegels 42 zum Grauleil 43 umgeleitet. Das Licht, welches durch den Graukeil hindurchtritt, wird mittels eines zweiten ebenen Spiegels 44 zu einem Konvexspiegel 46 umgeleitet und von dort zu einem Fotodetektor 18. Ein Differenzsignal, das von diesem Licht und dem Licht, welches von der Kollektorlinse L4 kommt, erhalten wird, wird über die Leitung 49 einem Servosystem 51 zugeleitet, welches den Graukeil 43 so bewegt, daß das Differenz signal zu Null wird. Das Servosystem ist in bekannter Weise ausgebildet und liefert die Messung des erwünschten Durchlässigkeitsgrades .

Die Erfindung kann Abtastflecke mit Abmessungen, die geringer als 2 ,um sind, verwenden. Es können auch Abtastlinien mit denjgleichen geringen Abmessungen zur Anwendung kommen. Das System der Erfind kann in geeigneter Weise als "lineares Mikrodensitometer" bezeichnet werden. Das System gemäß der Erfindung spricht linear auf

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die Durchlässigkeit der' Beleuchtungsstärke an, ohne von der räumlichen Kohärenz der Beleuchtung abhängig zu sein. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die Bezeichnung "Beleuchtungsstärke" (irradiance) zum Ausdruck bringen soll, daß man eine radiometrische Größe besser messen kann als eine fotometrische Größe. Ausgestaltungen bzw. Abwandlungen der Erfindung können darin bestehen, daß das Lichtsammeisystem andere Formen aufweist. Das gleiche gilt für" das optische System zur Bildung des Abtastfleckes bzw. der Abtastlinie. Auch die Lichtquelle selbst kann andere Formen aufweisen. Die Erfindung ist für jedes System bzw. Verfahren anwendbar, welches die folgenden Verfahrensschritte in Kombination zur Anwendung bringt: Überführung des Lichtes einer Quelle in einen Strahl, der eine gewünschte Querschnittskonfiguration aufweist, beispielsweise einen Fleck oder eine Linie (Schlitz) zur Definierung der Probengröße oder der Abtastapertur und Sammeln des Lichtes, das durch die Abtast apertur auf die Probe eingefallen ist.

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Claims

Patentansprüche

\j) Verfahren zum mikrodensometrischen Messen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtstrahl mit einer solchen geringen Querschnitts form erzeugt wird, daß das Licht in ihm wenigstens eine teilweise räumliche Kohärenz aufweist, daß mit diesem Lichtstrahl ein vorgeschriebener Prtifpunkt eines zu prüfenden Probenstückes beleuchtet wird und daß zur Analysierung im wesentlichen das gesamte Licht des Strahles, der auf den Prüfpunkt gefallen ist, gesammelt wird, wobei der Prtifpunkt so angeordnet ist, daß er mit der Querschnitts gestalt übereinstimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Probenstück im Strahl mit der genannten Querschnittsgestalt angeordnet wird, daß das Probenstück mit dieser Querschnittsgestalt abgetastet wird und daß im wesentlichen das gesamte Licht, welches von den beleuchteten Prüfpunkten auf dem Probenstück ausgeht, gesammelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl mit kohärentem Licht gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsgestalt des Lichtstrahles ein Fleck ist, der bezüglich seiner Größe durch das Beugungsbild der Optik, durch welches das Licht hindurchtritt, begrenzt wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsgestalt des Lichtstrahles als Linie ausgebildet ist, welche in ihrer Breite durch das Beugungsbild der Optik, durchweiche das Licht hindurchtritt, begrenzt wird.
6. Mikrodensitometer zur Durchführung eines der vorstehenden Verfahren mit einer Lichtquelle und optischen Mitteln zur Erzeugung eines Lichtstrahles, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel so ausgebildet sind, daß sie einen Lichtstrahl bilden, dessen Querschnittsgestalt genügend klein ist, so daß das Licht in ihm wenigstens eine teilweise räumliche Kohärenz aufweist, daß darüber hinaus Trägermittel (13)zur Halterung des Probenstückes, welches von dem Strahl mit der genannten Querschnittsgestalt beleuchtet wird, vorgesehen sind, daß Mittel zum Sammeln des im wesentlichen gesamten Lichtes des Strahles, der auf das Probenstück eingefallen ist, und Mittel zur Analysierung des gesammelten Lichtes nachgeschaltet sind.
7. Mikrodensitometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Abtastung des Lichtstrahles über das Probenstück vorgesehen sind.
8. Mikrodensitometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht an der Lichtquelle im wesentlichen kohärent ist.
9. Mikrodensitometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Laser ist.
10. Mikrodensitometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Lochblende aufweist und die optischen Mittel ein nicht aufgelöstes Bild der Lochblende in einem Lichtfleck bilden,

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dessen Durchmesser durch das Beugungsbild der optischen Mittel begrenzt ist, so daß die Querschnittsgestalt zur Beleuchtung des Probenstückes sich ergibt.
11. Mikrodensitometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel Kugellinsen und zylindrische Linsen zur Bildung eines nicht aufgelösten Linienbildes der Lichtquelle, welches das Probenstück beleuchtet, enthält, wobei die Querschnittsgestalt ähnlich der ist, die durch eine Schlitzapertur mit einer Breite, die durch das Beugungsbild der optischen Mittel begrenzt ist, erzeugt wird.
12. Mikrodensitometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß des weiteren Mittel zur Bildung eines Bezugsstrahles von der Quelle vorgesehen sind und daß Mittel zum Vergleichen dieses Bezugsstrahles mit dem gesammelten Licht zur Messung des Durchlässigkeitsgrades der Probe vorgesehen sind.

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La a rs e ι Ι ρ