Verfahren zur Herstellung von Zeichen mit durch optisch homogene Flächen begrenzter Form auf einer Unterlage und durch dieses Verfahren erhaltene Unterlage mit Zeichen. Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver l'ahren zur Herstellung von Zeichen mit durch optisch homogene Flächen begrenzter Form auf einer Unterlage. Unter optisch homogenen Begrenzungsflächen werden Flächen verstan den, die auch bei Betrachtung mit optischen Vergrösserungsgeräten mit Einfall sichtbaren Lichtes auf die zu untersuchende Fläche keine Unregelmässigkeiten erkennen lassen.
Es han- dlelt sich also beispielsweise um auf Glas, Me tallen, glasartigen und metallähnlichen Stof fen, Kunstharzen usw. aufzubringende Zei chen, insbesondere Teilstriche von Skalen, Fadenkreuze und Anordnungen für Phasen kontrastverfahren in der Mikroskopie, wobei lhauptsächlich Seheiben zur Anwendung kom- mnen, die getrennte Phasen- und Absorptions ringe besitzen. Derartige Zeichen wurden bis her durch Prägen, Drücken, Ätzen, Gravieren oder auch auf photographischem Wege er zeugt.
Bei Anwendung aller dieser Verfahren weisen jedoch die so hergestellten Zeichen keine optisch homogene Begrenzungsflächen auf, das heisst, betrachtet man diese Zeichen unter starker mikroskopischer Vergrösserung, so besitzen sie sämtlich unregelmässige Begren zungsflächen, weil die Ränder bei Herstellung der Zeichen zaekenartig ausreissen und die angegebenen Ausnehmungen als Keilnuten mit völlig unregelmässigen Begrenzungsflä- ehen erscheinen. Das trifft auch für photo graphisch hergestellte Zeichen zu, weil ihrer Regelmässigkeit durch die Körnung der photo- graphischen Schicht eine Grenze gesetzt ist.
Sie weisen daher ebenfalls in der Vergrösse rung starke Unregelmässigkeiten auf.
Vorliegende Erfindung setzt sich die Be seitigung dieser Nachteile zur Aufgabe. Das angewandte Verfahren führt dazu, dass es erst malig möglich wird, strichförmige Zeichen von einer Breite von einem Zweitausendstel-Milli- meter und weniger herzustellen und trotzdem Zeichen mit mathematisch ausgerichteten Be grenzungsflächen zu erhalten.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist da durch gekennzeichnet, dass unmittelbar auf der Unterlage mindestens eine dünne, der Dicke nach höchstens einer Wellenlänge des Lichtes entsprechende, wieder entfernbare Hilfsschicht erzeugt, die Unterlage durch die Hilfsschicht hindurch in einem Flächenaus mass freigelegt wird, das gerade den herzustel lenden Zeichen entspricht, alsdann eine zei chenbildende Haftschicht aufgebracht und die verbliebene Hilfsschicht entfernt wird.
Als Wellenlänge des Lichtes kann dabei auf die dem Schwerpiuikt der Augenemp findlichkeit entsprechende Wellenlänge von .5500 AE abgestellt werden, ohne dass andere Lichtwellenlängen als Bezugsmass, beispiels weise die obere und untere Grenzwellenlänge des (sichtbaren) Lichtes, ausscheiden.
Das erfindiuigsgemässe Verfahren kann zu < mathematisch definierten Raumformen der Zeichen führen, weil durch das Zusammenwir ken von Haftschichten und entfernbaren Hilfssehiehten erreicht werden kann, dass man unabhängig von der Formgebung der die Be grenzungsflächen beeinflussenden Werkzeug formen wird. Bekanntlich geht auch die feinste Spitze eines Werkzeuges zu im Quer schnitt stärkeren Werkzeugteilen über, weil es unmöglich ist, den Querschnitt der Spitze auf eine grössere Länge zu erhalten. Das gilt auch für die Quersehnittsflächen eines Sti- ehels, wie er in der Gravurteehnik Anwen dung findet.
Das bedeutet also, dass neben der schneidenden Spitze oder Schneide an der Bil dung der Zeichen Werkzeugflächen beteiligt sind, die nicht als ausgesprochene Schneiden ausgebildet sind, so dass sie den Werkstoff, der die Zeichen begrenzt, wegdrücken statt wegschneiden. Auf diese Weise kommt es zu Ausbröekelungen des Werkstoffes und damit zu den oben erörterten unregelmässigen Be grenzungsflächen der bisher erzeugten Zei chen. Durch das vorgeschlagene Verfahren können diese Erscheinungen beseitigt werden. Denn durch die Entfernung der Hilfsschicht verlieren die Teile der Haftschicht, die nicht unmittelbar an der Unterlage haften, das heisst diejenigen Teile der Haftsehieht, die von der Unterlage durch die Hilfsschicht ge trennt sind, ihren Halt.
Sie brechen ab, und es bleiben gegebenenfalls nur quaderförmige Blöcke der Haftschicht bestehen. Damit wird man unabhängig von den Unregelmässigkei ten, die durch die nichtschneidenden Werk zeugteile erzeugt werden, und man kann Raumformen der Zeichen gewinnen, die durch mathematisch definierte Ebenen bestimmt sind.
Das Verfahren kann nach verschiedenen Richtungen hin abgewandelt werden, je nach dem, ob die zu erzeugenden Zeichen in erhabe ner Form auf einer Unterlage auftreten sollen, ob sie als Ausnehmungen in einer auf die Un terlage aufgebrachten Schicht erscheinen oder ob sie optisch lückenlos aneinanderliegen müs sen. Der erste Fall wird durch ein dunkles Fadenkreuz auf hellem Untergrund in Durch sieht, der zweite Fall durch ein helles Faden kreuz auf dunklem Untergrund in Durchsicht und der dritte Fall durch die Phasenringe bei den Phasenkontrastverfahren der Mikroskopie beispielsweise veranschaulicht.
Im folgenden soll nur der erste Fall näher behandelt werden. Uni die Aufgabe der Her stellung erhabener Zeichen mit optisch homo genen Begrenzungsflächen zu lösen, wird vor erst eine dünne, wieder entfernbare Hilfs- sehieht erzeugt und die Unterlage durch diese hindurch in einem Flächenausmass freigelegt, das gerade den herzustellenden Zeichen und vorzugsweise möglichst genau der Projektion der herzustellenden Zeichen auf die Unterlage entspricht. Dadurch entstehen also erhabene Zeichen, die auf einer Unterlage aufruhen.
Weitere Einzelheiten des Verfahrens seien an Hand der Zeichnung beispielsweise veran schaulicht. Es sei nur festgehalten, dass sieh nach vorliegendem Verfahren Zeichen herstel len lassen, deren Raunform durch Flächen begrenzt ist, die in der Grenzsehieht zwischen Unterlage und zeichenbildenden Stoffen, in zu dieser Grenzsehieht parallelen und in zu ihr senkrechten, mathematischen Ebenen liegen. In der Zeichnung geben die Fig.1 bis 3 Phasen eines erfindungsgemäss durchgeführten Verfahrens wieder, bei wel chem ein auf einer Unterlage liegendes, er habenes Zeichen erzeugt werden soll.
In den Fig. Ibis 3 ist die Unterlage, auf der ein durch mathematisch definierte Ebe nen bestimmtes Zeichen erzeugt werden soll. mit 1 bezeichnet. Es ist also 1. etwa ein Glas körper, auf welchem ein Fadenkreuz mit zwei Balken aufzubringen ist.
In der Schnittdar stellung der Fig.3 werden dabei die Balken dieses Fadenkreuzes in den schraffiert. ange legten Flächen ? und 3 geschnitten. Um der artige Fadenkreuze erzeugen zii können, wird wie folgt vorgegangen Auf die gläserne Unterlage 1 wird durch Aufdampfen im Hoehvakuiun eine Hilfs schicht 4 aufgebracht, die in Fig.1 als solche zu erkennen ist.
Unter Hochvakuum werden Drücke von 1 . 10-3 mm H- und kleinere Drücke verstanden. Je feiner die herzustellen- den Zeichen sein sollen, um so geringer ist die Dicke dieser Hilfssehielit 4. Die Dicke ist. in jedem Falle kleiner als die Wellenlänge des Lichtes, wobei die Wellenlänge auf den Emp- findliehkeitssehwerpunkt des Auges für das sichtbare Spektrum bezogen sein kann. Für feinste Teilstriche kann die Hilfssehieht 4 nur wenige Sehiehten von Molekülen, möglichst nur eine einzige Molekülschicht umfassen.
Zur Herstellung der Schicht kommen daher vor allem Stoffe mit langen Molekülketten und polaren Endgruppen in Betracht. Die Dicke der Schicht 4 wird dabei während der Herstellung optisch, insbesondere interfero- metrisch überwacht. Die zur Erzeugung der Schicht 4 zur Verwendung kommenden Stoffe sollten weiter gravierfähig sein. Daher kom men insbesondere niehtduktile, das heisst nichtsebmierende, in gewisser Beziehung eher spröde Stoffe, in Betracht.
Die weiter zu er- tiillende Eigenschaft der Entfernbarkeitwird in einfachster Weise dadurch verwirklicht, dass in Lösungsmitteln lösungsfähige Stoffe zur Anwendung kommen. Als Lösungsmittel wird man hauptsächlich Wasser, Alkohole, Äther usw. in Betracht ziehen. Trotz der Lö sungsfähigkeit der Stoffe dürfen sie sich nicht durch Wasseraufnahme aus der Luft selbst tätig lösen, unm ein Zerfliessen der Begrenzun gen zu vermeiden. Die Stoffe sollten also nicht lhygroskopiseh sein. Sämtliche diese Eigen schaften erfüllende Stoffe sind beispielsweise Fluoride, insbesondere das Aluminium- und das Natriumfluorid; sie kommen daher als Stoffe zur Erzeugung der Hilfsschichten vor zugsweise in Betracht.
In weiterer Durchfülrung des erfindungs gemässen Verfahrens werden nun in diese Hilfssehicht 4 durch Gravieren oder sonstwie Furchen 5 und 6 so eingebracht, dass die Be reiche, in denen die Unterlage 1 freigelegt wird, gerade und genau der Projektion der herzustellenden Zeichen auf die Unterlage ent sprechen. Bezogen auf die Zeichnungsebene bedeutet das, dass die Breiten 7 und 8 des Bodens der Furchen, auf die sie die Unter lage 7 freilegen, gerade und genau der Breite 7 und 8 der nach Fig. 3 herzustellenden Zei- ehen entsprechen. Dasselbe gilt selbstverständ lich für die dritte, quer oder senkrecht zur Zeichenebene verlaufende und nicht mehr er kennbare Dimension.
Nach Durchführung des in Fig.1 darge stellten Verfahrensschrittes wird auf die Hilfsschicht 4 die zeichenbildende Haftschicht 9 aufgebracht. Auch die zeichenbildende Haft schicht 9 wird man vorzugsweise durch Auf dampfen im Hochvakuum herstellen. Auch die Dicke der Haftschicht 9 kann weniger als eine Lichtwellenlänge betragen. Durch optische Überwachung während der Herstellung ge lingt es, die Dicke des Belages 9 innerhalb engster Toleranzen ausreichend gleichmässig zu erhalten. Zur Herstellung der Schicht 9 kommen dabei lichtdurchlässige oder auch lichtabsorbierende Stoffe, beispielsweise Me talle, in Betracht.
Ein Rhodiumbelag zeigt bei spielsweise 30 bis 40 % Absorption, wenn er in einer Dicke von 10m,cc = 100 AE aufgetragen wird. Selbstverständlich muss der den Belag 9 bildende Stoff gegen das Lösungsmittel der Hilfsschicht 4 widerstandsfähig sein. Das Er gebnis dieses Verfahrensschrittes ist in Fig. 2 gezeigt.
Nunmehr wird der dritte Verfahrensschritt durchgeführt, der in dem Auflösen, das heisst in dem Entfernen der verbliebenen Hilfs schicht 4, besteht. Durch dieses Auflösen ver lieren sämtliche Teile der Schicht 9, die nicht. unmittelbar an der Unterlage 1 anhaften, ihren Halt und bröckeln ab. Das gilt vor allem für die Zwickelräume 9', 9" der Haftschicht 9, so da.ss dadurch, dass auch diese Zwickel 9', 9" ihren Halt verlieren, nach Fig. 3 die Zeichen 2, 3 mit der Raumform übrig bleiben, die durch mathematisch definierte Begren zungsebenen bestimmt ist.
Die so erzeugten Zeichen 2, 3 sind bei ge eigneter Natur des Stoffes, aus dem sie her gestellt sind, wisch- und kratzfest. Sie eignen sich infolge ihrer optisch homogenen Begren zungsflächen zur Beobachtung bei stärksten Vergrösserungen, so dass Genauigkeitsgrade der Einstellung erzielt werden können, wie sie bisher unerreichbar waren.
Zur Herstellung der Furchen 5 und 6 kön nen Gravierstichel mit abgerundeten Spitzen verwendet werden, so dass nur die als Schnei- den ausgebildeten Stiehelfüsse mit der Unter lage zur Berührung kommen. Wenn der Belag 9 ganz oder teilweise lichtdurchlässig ist, so ergeben sich infolge Reflexion des einfallen den Lichtes an den äussern und innern Grenz- flächen der Zeichen Interferenzerscbeinungen, welche die Zeichen in einer bestimmten Farbe erscheinen lassen. Durch entsprechende Dicke der Haftsehiclht 9 können dabei beliebige Far ben erzeugt werden. Man kann auch die Far ben der Zeichen verändern, indem man sie mit verschiedenen Dicken herstellt.
Unter den zahlreichen Anwendungsgebie ten des neuen Verfahrens ist insbesondere die physikalische Messtechnik zu erwähnen, wel- ehe Zeichen mit Formen verlangt, die optisch homogene aufweisen und mit äusserster Genauigkeit und mit geringsten Dimensionen auszuführen sind, soweit die Messtechnik zur Aufstellung entsprechender Forderungen Anlass gibt.
Process for the production of signs with a shape delimited by optically homogeneous surfaces on a substrate and substrate with signs obtained by this process. The present invention relates to a method for producing characters with a shape delimited by optically homogeneous surfaces on a base. Optically homogeneous boundary surfaces are understood to mean surfaces which do not reveal any irregularities even when viewed with optical magnification devices with incidence of visible light on the surface to be examined.
It is therefore, for example, to be applied to glass, metals, vitreous and metal-like substances, synthetic resins, etc., especially graduation marks on scales, crosshairs and arrangements for phase contrast methods in microscopy, with oil mainly being used that have separate phase and absorption rings. Such characters have been produced by embossing, pressing, etching, engraving or by photographic means.
When all of these methods are used, however, the characters produced in this way do not have any optically homogeneous boundary surfaces, i.e. if these characters are viewed under strong microscopic magnification, they all have irregular boundary surfaces, because the edges tear out like a jagged edge when the characters are produced and the recesses indicated appear as keyways with completely irregular boundary surfaces. This also applies to signs produced by photographic means, because their regularity is limited by the grain size of the photographic layer.
They therefore also show strong irregularities when enlarged.
The present invention addresses these disadvantages. The method used means that for the first time it is possible to produce line-shaped characters with a width of two thousandths of a millimeter and less and still obtain characters with mathematically aligned surfaces.
The method according to the invention is characterized in that at least one thin, removable auxiliary layer corresponding to the thickness of at most one wavelength of light is produced directly on the base, the base is exposed through the auxiliary layer to an area that is just that of the end to be produced Character corresponds, then a character-forming adhesive layer is applied and the remaining auxiliary layer is removed.
The wavelength of .5500 AU corresponding to the severity of the eye sensitivity can be used as the wavelength of the light, without other light wavelengths being excluded as a reference measure, for example the upper and lower limit wavelengths of (visible) light.
The method according to the invention can lead to mathematically defined spatial shapes of the characters, because the interaction of adhesive layers and removable auxiliary layers can ensure that the tool influencing the boundary surfaces is shaped independently of the shape. It is known that even the finest tip of a tool goes to tool parts with a stronger cross-section because it is impossible to maintain the cross-section of the tip over a greater length. This also applies to the cross-cut surfaces of a stylus, such as is used in engraving technology.
This means that in addition to the cutting tip or cutting edge, tool surfaces are involved in the formation of the characters that are not designed as distinct cutting edges, so that they push away the material that delimits the characters instead of cutting away. In this way, the material breaks out and thus the irregular surfaces discussed above for the characters previously generated. These phenomena can be eliminated by the proposed method. Because by removing the auxiliary layer, the parts of the adhesive layer that do not adhere directly to the substrate, that is, those parts of the adhesive layer that are separated from the substrate by the auxiliary layer, lose their hold.
They break off and, if necessary, only cuboid blocks of the adhesive layer remain. This makes you independent of the irregularities that are generated by the non-cutting tool parts, and you can gain spatial shapes of the characters that are determined by mathematically defined levels.
The method can be modified in different directions, depending on whether the characters to be generated should appear in a sublime form on a base, whether they appear as recesses in a layer applied to the base or whether they have to be visually seamless . The first case is illustrated by a dark crosshair on a light background in see through, the second case by a light crosshair on a dark background in transparency and the third case by the phase rings in the phase contrast method of microscopy, for example.
Only the first case will be dealt with in more detail below. To solve the task of producing raised characters with optically homogeneous boundary surfaces, a thin, removable auxiliary sight is first created and the base is exposed through this to an area that corresponds to the characters to be produced and preferably the projection as closely as possible corresponds to the characters to be produced on the base. This creates raised characters that rest on a surface.
Further details of the method are illustrated, for example, using the drawing. It should only be noted that according to the present method, signs can be produced whose rough shape is limited by surfaces that lie in the borderline between the substrate and the sign-forming materials, in mathematical planes parallel to this borderline and perpendicular to it. In the drawing, FIGS. 1 to 3 show phases of a method carried out according to the invention, in which a character lying on a base and having a character is to be generated.
In Fig. Ibis 3 is the base on which a mathematically defined level NEN certain character is to be generated. labeled 1. So it is 1. about a glass body on which a crosshair with two bars is to be applied.
In the Schnittdar position of Figure 3, the bars of this crosshair are hatched in the. created areas? and 3 cut. In order to be able to generate crosshairs like this, the following procedure is followed. An auxiliary layer 4 is applied to the glass base 1 by vapor deposition in the Hoehvakuiun, which can be seen as such in FIG.
Under high vacuum pressures of 1. 10-3 mm H and smaller pressures understood. The finer the characters to be produced are to be, the smaller is the thickness of this auxiliary conductor 4. The thickness is. in any case smaller than the wavelength of the light, whereby the wavelength can be related to the focus of the eye's sensitivity to the visible spectrum. For the finest graduation marks, the auxiliary sight 4 can only comprise a few lines of molecules, if possible only a single molecular layer.
Substances with long molecular chains and polar end groups are therefore particularly suitable for producing the layer. The thickness of the layer 4 is monitored optically, in particular interferometrically, during manufacture. The substances used to produce the layer 4 should also be capable of being engraved. For this reason, non-ductile materials, that is, non-smoothing, and in some respects rather brittle materials, come into consideration.
The property of removability, which is to be discussed further, is realized in the simplest way by using substances which are soluble in solvents. Mainly water, alcohols, ethers, etc. will be considered as solvents. In spite of the solubility of the substances, they must not actively dissolve themselves by absorbing water from the air, in order to avoid the delimitation of the limitations. The substances should therefore not be lhygroscopic. All substances that fulfill these properties are, for example, fluorides, in particular aluminum and sodium fluoride; they are therefore preferably used as substances for producing the auxiliary layers.
In a further implementation of the fiction, according to the method are now in this auxiliary layer 4 by engraving or other grooves 5 and 6 introduced so that the Be rich in which the base 1 is exposed, speak just and exactly the projection of the characters to be produced on the base . In relation to the plane of the drawing, this means that the widths 7 and 8 of the bottom of the furrows on which they expose the substrate 7 correspond exactly and precisely to the widths 7 and 8 of the lines to be produced according to FIG. The same applies, of course, to the third dimension, which is transverse or perpendicular to the plane of the drawing and can no longer be recognized.
After performing the method step shown in FIG. 1, the character-forming adhesive layer 9 is applied to the auxiliary layer 4. The character-forming adhesive layer 9 will preferably be produced by vapor deposition in a high vacuum. The thickness of the adhesive layer 9 can also be less than one wavelength of light. By optical monitoring during production, it is possible to obtain the thickness of the covering 9 within the narrowest tolerances sufficiently uniform. For the production of the layer 9, translucent or light-absorbing substances, for example metal, come into consideration.
A rhodium coating shows, for example, 30 to 40% absorption when it is applied in a thickness of 10m, cc = 100 AU. Of course, the substance forming the covering 9 must be resistant to the solvent in the auxiliary layer 4. The result of this process step is shown in FIG.
The third method step is now carried out, which consists in dissolving, that is to say in removing the remaining auxiliary layer 4. By this dissolving ver lose all parts of the layer 9 that are not. adhere directly to the substrate 1, their hold and crumble off. This applies above all to the gusset spaces 9 ', 9 "of the adhesive layer 9, so that because these gussets 9', 9" also lose their hold, the characters 2, 3 remain with the three-dimensional shape according to FIG. which is determined by mathematically defined limit levels.
The characters 2, 3 generated in this way are smudge-proof and scratch-resistant if the nature of the material from which they are made is suitable. Due to their optically homogeneous boundary surfaces, they are suitable for observation at the highest magnifications, so that levels of accuracy can be achieved in the setting that were previously unattainable.
Engraving styluses with rounded tips can be used to produce the furrows 5 and 6, so that only the raised feet designed as blades come into contact with the substrate. If the covering 9 is completely or partially translucent, then as a result of the reflection of the incident light on the outer and inner boundary surfaces of the characters, interference bones occur which make the characters appear in a certain color. Any desired colors can be produced by a corresponding thickness of the adhesive layer 9. You can also change the colors of the characters by making them with different thicknesses.
Among the numerous areas of application of the new method, particular mention should be made of physical measurement technology, which requires signs with shapes that are visually homogeneous and are to be executed with the utmost precision and with the smallest possible dimensions, provided that the measurement technology gives rise to the establishment of corresponding requirements.