DE4219271A1 - Optischer Meßkopf - Google Patents

Optischer Meßkopf

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DE4219271A1
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Guenter Dipl Ing Rudolph
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Carl Zeiss Jena GmbH
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Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Meßkopf, welcher insbesondere in Streulicht- und Ellipsometriemeßgeräten eingesetzt werden kann.
Bekannt sind Meßköpfe, bestehend aus einem festen Polarisator, drei Umlenkprismen zur Strahlfaltung, einer Apperturblende, einem Filterrevolver sowie einem SEV (Weigel, T.; Neubert, J.; Schuhmann, U.; "Winkelauflösende Streulichtmeßgeräte", Feingerätetechnik, Berlin 40 (1991) 2, Seite 77- 79). Die einzelnen Bauteile sind in relativ offener Bauweise auf einem Träger angeordnet. Derartige Meßkopfkonzeptionen weisen ein relativ großes Bauvolumen auf. Weiterhin von Nachteil sind die offene Bauweise, der relativ große Filterrevolver sowie die vorhandenen Glaswege durch die Verwendung von Umlenkprismen.
Ein Meßkopf mit deutlich geringerer Baugröße wird von der Huber-Diffraktionstechnik GmbH (Technical Data of System 10020) vorgestellt. Der Meßkopf besteht aus einem 30 mm SEV und von Hand auswechselbaren Polarisatoren, Interferenz- und/oder Graufiltern. Als nachteilig erweist sich, daß keine Möglichkeit der automatischen Einstellung der Meßkopfparameter entsprechend der Prüflingsdaten gegeben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Meßkopf, insbesondere für Streulicht- und Ellipsometriemeßgeräten mit möglichst kleinen bautechnischen Volumen zu entwickeln, mit dessen Hilfe die Messung von Strahlungs- bzw. Lichtintensitäten mit einem großen Dynamikbereich möglich ist, kleinste Raumwinkelbereiche selektiert werden können, eine Beurteilung des Polarisationsgrades sowie der Polarisationsebene der einfallenden Strahlung bzw. des einfallenden Lichtes beurteilt werden kann und welcher gegenüber Lösungen des Standes der Technik bei zeitlicher Beschleunigung des Meßvorganges universelles Einsatzmöglichkeiten bietet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind gegeben durch die Unteransprüche 2 und 3.
Demnach besteht die Erfindung darin, daß die Elemente, wie Polarisator, Aperturblenden sowie Grau- und/oder Interferenzfilter zusammen mit ihren Wechsel- und Antriebssystemen in einem kompakten Gehäuse mit niedrigen bautechnischen Volumen angeordnet sind und somit eine relativ leichte handhabungstechnische Einheit verkörpert wird.
Bedingt durch die direkte Kopplung zwischen den auswechselbaren Filterelementen und ihren Antriebssystemen in der kompakten Einheit ist eine schnelle automatische Einstellung der Meßkopfparameter entsprechend den Prüflingsdaten gegeben.
In einem nachstehenden Ausführungsbeispiel soll der erfindungsgemäße Meßkopf näher erläutert werden. Dazu zeigt
Fig. 1: Schnittdarstellung des optischen Meßkopfes,
Fig. 2: Grau- und/oder Interferenzfilterwechselsystem.
Fig. 1 zeigt eine geschlossene Baueinheit 1, in welcher ein Polarisator 2 definiert drehbar gelagert angeordnet ist. Der Polarisator 2 ist mit einem Antrieb, bestehend aus einem Schrittmotor 3 mit Zahnriementrieb 4 versehen. Zur Bestimmung des Bezugspunktes für die Lage der Polarisationsebene ist ein Sensor 5 eingesetzt. Im zentralen Teil des Meßkopfes sind konzentrisch zu einer optischen Achse 9 drei um 120° versetzte Wellen 7 angeordnet. Auf jeder Welle 7 ist ein Ausleger 8 zur Aufnahme von Graufiltern 6 schwenkbar gelagert angeordnet. Die Anordnung der Ausleger 8 ist dabei axial gestaffelt. Über fest abgestimmte Anschläge 10 erfolgt die Positionierung der Graufilter 6. In Verlängerung der Welle 7 sind über jeweils angeordnete Kupplungen 11 Elektroantriebe 12 in Form von Miniaturgleichstromgetriebemotoren zur voneinander unabhängigen Betätigung der Graufilter 6 fixiert. Ein durch das Auflaufen der Ausleger 8 auf die festen Anschläge 10 erzeugter hoher Auflaufstrom der Elektroantriebe 12 dient als Signalgeber zum Abschalten der Elektroantriebe 12. Zusätzlich wird die Lage der Graufilter 6, wie aus Fig. 2 ersichtlich, durch jeweils zwei, konzentrisch zur optischen Achse 9 sowie zwischen den Elektroantrieben 12 angeordnete induktive Sensoren 13 erkannt und einer externen Steuerung gemeldet. Weiterhin befindet sich zentrisch zu den Elektroantrieben 12 ein Tubus 14, dessen Baulänge durch die Anordnung einer Hilfsblende 15 begrenzt ist. Nach der Hilfsblende 15 ist ein mechanisches Anschlußelement 16 angeflanscht. Die elektrischen Anschlußelemente 17 befinden sich hinter dem Schrittmotor 3 zur Drehung des Polarisators 2.

Claims (3)

1. Optischer Meßkopf, insbesondere für den Einsatz in Streulicht- und Ellipsometriemeßgeräten, bestehend aus auswechselbaren Aperturblenden, auswechselbaren Grau- und/ oder Interferenzfiltern sowie einem Polarisator, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturblenden, die Grau- und/ oder Interferenzfilter (6) und der Polarisator (2) in einer geschlossenen Baueinheit (1) angeordnet sind,
der Polarisator (2) definiert drehbar gelagert und mit einem Antrieb versehen ist,
der Antrieb aus einem Schrittmotor (3) mit Zahnriementrieb (4) besteht,
ein Sensor (5) zur Bestimmung des Bezugspunktes für die Lage der Polarisationsebene eingesetzt ist,
jedes der Grau- und/oder Interferenzfilter (6) auf je einer Welle (7) an einem Ausleger (8) schwenkbar gelagert ist,
die Wellen (7) konzentrisch zu einer optischen Achse (9) in gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet sind,
die Anordnung der Ausleger (8) axial gestaffelt ist,
die Schwenkwinkel der Ausleger (8) durch feste Anschläge (10) begrenzt sind, in Verlängerung der Wellen (7) über jeweils angeordnete Kupplungen (11) Elektroantriebe (12) zur voneinander unabhängigen Bestätigung der Grau- und/ oder Interferenzfilter (6) fixiert sind,
ein durch das Auflaufen der Ausleger (8) auf die festen Anschläge (10) erzeugter hoher Auflaufstrom der Elektroantriebe (12) als Signalgeber zum Abschalten der Elektroantriebe (12) eingesetzt ist,
konzentrisch zur optischen Achse (9) zwischen den Elektroantrieben (12) je zwei zur Lagekontrolle der Ausleger (8) dienenden Sensoren (13) axial angeordnet sind,
zentrisch zu den Elektroantrieben (12) ein Tubus (14) bis zu einer wechselbaren Hilfsblende (15) gehend angeordnet ist,
nach der Hilfsblende (15) ein mechanisches Anschlußelement (16) angeflanscht ist und
hinter dem Schrittmotor (3) elektrische Anschlußelemente (17) eingebracht sind.
2. Optischer Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroantriebe (12) aus Miniaturgleichstromgetriebemotoren bestehen.
3. Optischer Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroanteile (12) als Drehmagnete ausgebildet sind.
DE4219271A 1992-06-12 1992-06-12 Optischer Meßkopf Ceased DE4219271A1 (de)

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NL9301001A NL9301001A (nl) 1992-06-12 1993-06-10 Optische meetkop.
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GB2267964B (en) 1995-12-06
GB9312018D0 (en) 1993-07-28
FR2692353A1 (fr) 1993-12-17
GB2267964A (en) 1993-12-22
NL9301001A (nl) 1994-01-03

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