CN108700525A - 用于确定导电靶的表面特性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于就地确定导电靶的表面特性的一种方法和一种设备。所提出的方法能够测量在金属表面上散射的氢原子或氘原子的能量与角度分布。根据感应的巴尔莫线的经蓝移和经红移的分量的多普勒移位，可以直接测量表面的光谱或镜面反射能力。还可以确定在所述靶的表面上的原子的质量。
Description
技术领域
本发明涉及用于就地确定导电靶的表面特性的一种方法和一种设备。
背景技术
技术等离子体越来越多地应用在工业中和研究实验室中并且尤其用于生产高技术产品、如EUV-光刻中的微芯片，用于在医学物理中清洁不同的表面和材料以及用于在光学元件的生产中对镜面的涂层。例如空心阴极放电、RF-放电、磁控管放电、辉光放电和线性放电装置都属于技术等离子体。金属的、大多镜反射的表面起着在监视和控制确定的生产过程中的非常重要的作用。
表面的反射能力在下文分成两个主题区：粒子（原子）的反射和光（光子）的反射。等离子体粒子在表面上的反射是不可阻挡的过程，该过程由于等离子体离子与表面之间的相互作用而进行。根据所期望的技术上的生产过程，该相互作用可以具有正面的和负面的作用。这样，例如在镜面的生产中，特定地对衬底（Fe、W、Mo）进行涂层（Al、Au或Ag）。而由于等离子体污物引起的涂层或衬底的腐蚀是对表面的负面的、大多偶然的作用。粒子反射的特性、如被反射的等离子体粒子的能量与角度分布可以提供关于表面的状态的信息，诸如材料的种类或粗糙度[1，2]。光学金属镜面的和镜反射表面的光谱反射能力开辟出进一步的诊断性接近[3]。该光谱反射能力可以被用于控制技术过程的效率。这样，例如使用不同的光学系统，以便利用摄像机和特殊的仪器（光谱仪）来量化并且更好地控制生产过程。在此，也相当频繁地确定等离子体参数。由多个镜面组成的非常复杂的光学迷宫也属于此。光谱反射的最重要的极限情况是镜面反射、即镜反射，或者是纯漫反射及其偏振特性[4]。利用相对应的理论模型，可以基于物理参量、如粒子的能量与角度分布来确定表面的其它物理参数，诸如粗糙度。
为了获得关于该过程的走向的定量化结论，需要在该过程期间不断地重新确定表面的反射能力[3]。在此的最大问题是如下事实：为此通常必须从等离子体中除去材料并且因此必须中断等离子体运行。
只是要花费高地在唯一的实验室实验中协调对粒子反射和光反射的同时测量，因为光子的和原子的特性如此不同。出于该原因，为了确定粒子反射特定和光反射特性而使用不同的方法。直至现今都不存在以下方法：所述方法能够实现对两个参数的确定或测量，也就是说在没有附加的装置的情况下就地在等离子体中大致地测量粒子和光子的反射。
为了确定在表面上被反射的原子的能量与角度分布，将表面的离子辐射或者与激光感应荧光（LIF）或者与能量-质量探测器组合。该测量结构示意性地在图1中示出。
首先，使射到表面上的离子中性化。中性原子以比粒子入射能量（E0）更小的能量离开表面。这些原子按照确定的能量分布f(E<E0)被散射回。对在不同的角度下的反射的观察提供被反射的原子的角度分布。粒子反射过程的理论描述可以借助蒙特卡罗模拟、诸如TRIM码或SRIM码来计算[5]。这样，通常发现与所测量到的数据的良好的一致性。现在，在此处正需要指出，表面的粗糙度及其可能的涂层强烈地影响该分布的结果。因此，被散射的粒子的角度和能量分布是在等离子体运行期间不可取代的测量参量[3]。
在镜反射表面的情况下，不仅对被反射的粒子而且对光的光谱反射或镜面反射提出问题。为了能够回答该问题，这里提供数目大的分光光度设备。总体上，对不同材料的反射能力的测量是分光光度法的最重要的任务之一[3]。图2（a）中的简图示出了这种测量的重要的变化过程，其中可以区分在不同的设备的情况下的细节[3]。
在放置在等离子体中之前，在镜面实验室中谨慎地关于反射能力对镜面进行测量。在经绝对校准的光源照亮镜面期间，在如下角度的情况下进行对反射的测量：所述角度稍后在生产过程中被应用。图2（b）示出了稍后如何将镜面放置在等离子体室中以及如何接通等离子体。对该生产过程的监视通过探测器B来进行。由于与等离子体的接触，反射能力可能随着时间发生变化。由于等离子体粒子与镜面的表面不断进行的碰撞（或由于污物的粒子与镜面的表面不断进行的碰撞），在大多情况下该镜面的反射能力变差。但不能够就地重新测量反射能力，因为对此的技术过程通常必须被中断。作为替代，必须从等离子体中除去镜面并且重新在实验室中在重复图1中描述的循环的情况下对镜面进行测试。对于有针对性的涂层过程或者也包括在出现运行误差时，必须将材料从等离子体中重新除去，以便这样重新确定反射能力。
存在如下应用：在所述应用中，不可能根据图1地打开等离子体室并且重复测量反射能力。在有毒的或放射性的环境下的过程就属于此。在这种环境下对粒子的和光子的表面反射能力的重新测量可能出于实践角度而是不可能的，要不然仅仅与高的成本花费和时间花费相关联。将来规划的一些大型项目，诸如融合实验ITER或实验反应器DEMO必须绕开放射性地被激活的材料。对于然后暴露于等离子体的表面，后果还更严重，因为关于表面（壁、衬底和镜面）的状态的信息不能够准确地被预测。
发明内容
本发明的任务
本发明的任务是提供一种用于就地确定导电靶的表面特性的方法，该方法能够实现对粒子反射与光反射的同时测量。本发明的另一任务是提供一种用于执行该方法的设备。
本发明的解决方案
按照本发明，从权利要求1的前序部分出发，利用在权利要求1的特征部分中说明的特征来解决该任务。此外，从权利要求18的前序部分出发，利用在权利要求18中说明的按照本发明的特征来解决该任务。
本发明的内容
本发明涉及一种用于就地确定导电靶的表面特性的方法，该方法的特点在于以下步骤：
a）在靶的表面前方产生低压等离子体；
b）将电压施加到所述靶的表面上；
c）使至少一个光敏探测器以相对于所述靶的表面垂线的角度来取向；
d）测量由电中性原子发射的光的强度，所述电中性原子通过由离子的转换而产生，所述离子由低压等离子体通过朝所述靶的表面的方向施加的电压来加速并且紧接着在所述表面上反射并且在此与所述表面交换适合于达到电中性的电荷；
e）确定值曲线，其包括所述光的波长和属于每个波长的强度，所述强度由于多普勒移位而包括具有比由相对于探测器静止的原子发射的光的波长λ0更小的波长的经红移的波长范围并且包括具有大于λ0的波长的经蓝移的范围；
f）根据确定原子的速度，所述原子发射具有来自所述值曲线中的波长λ的光，其中，表示光速，并且由此根据确定所述原子的相应的动能，其中表示被反射的原子的相应的质量；
g）将能量值确定为根据所测量的波长确定的最小能量，从所述能量起，所述值曲线的强度的所有值都大于或等于探测器信号的背景噪声的强度值；
h）通过如下公式来确定所述表面的原子的质量[6]：
，
其中，表示离子在射到所述表面上时的相应的动能，所述动能等于所施加的电压的绝对值。
按照本发明的用于确定氢原子或氘原子在低压等离子体中的导电材料的表面上的反射特性的就地测量方法能够确定在金属表面上反射的原子的能量与角度分布。在镜反射表面的或镜面的情况下，附加地可能的是，直接测量表面的光谱反射能力和偏振特性。利用对这些测量参量的诊断性接近，所述方法可以应用在大量的技术过程以及实验室实验中。
本发明的核心包括一种用于就地确定金属表面对于粒子和光的反射特性的方法。所提出的方法能够测量在金属表面上散射的氢原子或氘原子的能量与角度分布。根据感应出的巴耳末线的经蓝移和经红移的分量的多普勒移位可以直接测量表面的光谱（或镜面）反射能力。按照本发明的方法例如能有利地被用于镜面的生产，用于涂层的产生和用于对表面特性的分析。同样，对于在危险的、例如有毒的或放射性的环境下对表面的检查来说，该方法可以实现对所提到的测量参量的无中断的接近。将来的应用的可能的领域之一例如是放射性的等离子体环境，如果光学组件特别难以接近的话。
有利地，借助该方法可以在同时测量被反射的粒子和被反射的光时就地确定表面特性、尤其是表面的原子的质量。尤其可以与表面原子的质量同时地确定被反射的粒子的能量的和被反射的光的强度的分布。参量和这里尤其分别包括相对应的原子的平均质量或者平均的利用该方法所确定的质量。
如果低压等离子体中的离子是正的，则这些离子在表面上的反射过程中吸收足够多的电子，如果离子带负电，则这些离子相对应地释放足够多的电子并且这样转化成电中性原子。靶的表面可以与电流源连接并且以这种方式在与来自低压等离子体中的离子进行电荷交换的情况下也可以被保持在所期望的电位上。
在本申请的范围内，就地执行对表面特性的确定应理解为：靶在所述确定期间处于真空中并且不离开该真空。
为了换算电磁射束的光子的频率f和能量E，可以使用已知的公式，其中普朗克效应量子h=4.135667662·10-15eV·s。光子的频率f及其波数或波长λ之间的关系众所周知地通过视边界条件而定有效的色散关系来描述。可替换地，与分别一个频率对应的波长也可以通过从光学系统已知的方法来测量，例如在使用光栅的衍射图案的情况下被测量。可以近似地假设假定针对自由空间的关系，即：，其中c表示光的传播速度。
光子的数目可以通过光子探测器来测量，例如在充分利用光子效应的情况下来测量。光子阴极构成光子探测器的一个示例。在本申请的范围内，术语“强度”应被理解为例如在确定的能量或波长的情况下被测量的光子的数目。借助具有凹形表面的镜面和光栅，可以通过衍射效应使光束偏转到这种探测器的不同的表面区域或通道中，使得可以给每个通道配属一个确定的波长范围。
在本申请的范围内，概念“表面特性”尤其应被理解为表面的形状和表面关于离子、原子或光的反射特性。这可以例如在光的情况下涉及光谱反射能力，或者在粒子的情况下涉及速度分布或一般性地涉及粒子或光在表面上反射之后的能量分布。表面特性在反射的范围内也包括表面的材料特性。在本申请的范围内，所述材料特性尤其包括在靶的表面上的原子的质量。
信号的噪声份额可以利用根据信号处理已知的方法、诸如平整方法来除去，例如通过LTI滤波器或非线性滤波器、如秩排序滤波器或Sigma滤波器来除去。
在本申请的范围内，背景噪声应理解为光强度的如下信号，探测器针对高于所施加的电压的绝对值的能量或低于电压的绝对值的负数的能量记录所述信号。
在本申请的范围内，纯度应被理解为一种元素的原子、尤其是稳定的同位素在不同原子的任意的混合物中的份额。按照本发明，术语“纯度”尤其涉及均质的靶。
在本发明的范围内，低压等离子体尤其应被理解为具有最高0.1帕斯卡的压强的等离子体。众所周知地，1帕斯卡等于10-5Bar。为了产生低压等离子体，可以使用所有根据现有技术公知的方法。
可替换地，能量值可以作为所测量的最小能量来确定，从所述能量值起，值曲线的强度的所有值都大于或等于以下强度值：该强度值作为探测器信号的背景噪声的平均值和背景噪声的信号的标准差的一倍、两倍或三倍或其它倍数的总和来得出。在确定平均值和标准差时，按照背景噪声的根据本发明的定义，仅仅考虑高于电压的绝对值的值或低于电压的绝对值的负数的值。众所周知地，标准差随着更大的测量时间或积分时间而减小。
可替换地，首先可以确定置信区间，在所述置信区间内，能以概率W找到背景噪声的强度的平均值。然后，的值可以作为最小的能量值或所测量的最小能量值来确定，其中所测量的强度的所有值都大于或等于置信区间的上边界的值。在这种情况下，W遵循确定的精度要求。置信区间的边界可以通过更大的测量时间或更高数目的测量值来缩小。确定或测量的精度可以通过更大的测量时间来增加。
靶包括导电表面，以便可以将电压施加到该表面上。从现有技术公知的是：相对于在-40V至-500V的范围内所施加的电压或者对于具有更大的绝对值的电压来说可以忽略等离子体电位。在此，通过与基元电荷相乘来实现将电压换算成所属的能量，如其从现有技术公知的那样。然后，尤其可以获得电子伏特为单位的能量。按照本发明，尤其考虑具有电荷数z=1的氢离子和氘离子。对于具有绝对值大于1的电荷数z的离子来说，众所周知地，必须将该电荷数z的绝对值与电压和基元电荷相乘，以便获得所属的（动）能。
为了确定能量值，来自等离子体中的离子在表面上的双撞击有首要意义并且不是多次反射。利用更大的粗糙度来提高测量时间，以便进行足够多的双撞击。但这不是原则上的障碍。
在下文，进一步阐述了对表面特性的按照本发明的测量。按照本发明实现：在非常一般性的条件下，在低压等离子体中在可见光范围内的确定的波长的情况下就地测量表面的反射能力。两个原子物理效应和等离子体的物理效应允许：不仅确定氢粒子的反射（能量与角度分布）而且确定其巴耳末线的光谱反射。
已知的是，等离子体离子由于其正的电荷而可以在电场中被加速。
该原理被用于在表面前方产生快速的离子。为此，将相对于等离子体电位为负的电位（在-500v以内）施加到表面上，以便使带正电的粒子、如H+或D+（即简单地带正电的氢离子或氘离子）加速。离子的能量范围（100eV至500eV）对应于离子束实验的能量范围。为了实现前置电压，该表面必须是导电的。因而，最佳的条件是金属表面，也因为其表面不强烈地被加热。如果等离子体温度（即等离子体离子温度Ti和等离子体电子温度Te）或属于该温度的能量明显低于被加速的离子的能量E0（Ti,e/E0 << 1），则实践中可以谈及表面的离子辐射。在图1中讨论的实验室实验中，立即在质量-能量探测器中分析被散射回的原子或离子，并且导出关于能量与角度分布的信息。为了实现就地测量方法，必须满足以下条件：
i. 等离子体中的原子的能量与角度分布不允许随着时间在表面前方发生变化或者只允许随着时间在表面前方非常缓慢地发生变化。
ii. 这种原子的数目或与原子的数目线性相关的参量在无干扰的情况下利用其它特殊的测量方法来检测。
只有在低压等离子体（等离子体密度Ni小于1018 m-3）的情况下才实现第一个条件。这里，快速的原子与等离子体粒子的撞击变得如此少，使得原子的初始的角度与能量分布保持得时间足够长。低压等离子体具有另一优点。电子温度在这种情况下变得更高（从5eV至10eV），使得不发生非常复杂的分子过程。因为分子快速地离解，所以等离子体在这种情况下基本上仅仅由H+离子和电子组成，以便维持准中性。能量与角度分布在这种情况下仅仅从一种粒子、即H+或D+来测量。离子束实验的条件更好地被满足。
在高压等离子体的情况下，实际上已经观察了这种快速的原子[7，8]。但是，由于在原子的被激励的状态的形成方面的复杂的分子物理以及离子种类（H+、H2 +、H3 +）的非常强烈的并且未知的不均匀性以及其由于高的等离子体密度引起的热化，不可能测量在等离子体中H+离子的能量与角度分布[7，8，9]。在那里不能够对过程进行量化，使得可以将这些过程直接用于按照本发明的课题。
但低压等离子体的缺点在于，从等离子体离子至衬底或至表面的流量低得使得不能以常规的诊断来检测等离子体中的原子。按照本发明实现：非常显著地提高氢原子的巴耳末线的强度。在此，应用稀有气体原子的亚稳态与氢原子的被激励的状态之间的能量谐振[10]：
Rg* + H → Rg + H*。 （A）
在这种情况下，Rg*是在被激励的状态下的稀有气体原子（Rg=Ar、Kr、He、Ne、Xe），而H*是在被激励的状态下的H原子或D原子。通过反应（A），能够显著地提高进行反射的原子的巴耳末线的发射，使得可以良好地确定这些原子以及因此可以良好地确定这些原子在低压等离子体中的能量与角度分布。条件（ii）借此完全被满足。用于观察被反射的H原子和D原子的能量与角度分布的方法是本发明的核心。该观察在混合等离子体Ar-H、Kr-H或Ar-D、Kr-D中是可能的。在使用其它稀有气体的情况下，谐振是非常微弱的并且几乎不可测量，而且因而与明显更长的测量时间（更大的积分时间）相关联。
按照本发明的方法不仅能够测量能量与角度分布，而且能够依据氢原子的被感应的巴耳末线（反应A）来测量表面的光谱或镜面反射能力[4]、即在镜面式反射的情况下的反射能力。
每个被激励的原子都发射确定数目的光子，所述光子的能量对应于原子的量子态的能量差，诸如氢原子的巴耳末线（从主量子数n>2到n=2）。光子的所测量的能量或光子的波长在探测器A中按标准来测量（图4）。如果在原子与观察者（探测器）之间不存在相对运动，则谈及未经移位的光谱位置或波长。如果原子相对于观察者运动，则波长的位置由于多普勒效应而朝原子相对于观察者（探测器）运动的方向移位。在图4中示出了多普勒效应，所述多普勒效应在镜面前方发生并且该镜面的反射能力应被确定。在原子静止（速度）的情况下，探测器A测量直接从原子朝探测器A的方向运动（向右）的光子，但也测量在镜反射表面上被反射（向左）并且然后朝探测器的方向运动的光子。两个光子流出现在探测器的相同位置上。该位置对应于未经移位的波长λ0。不能在光谱上区分被反射的光子和未被反射的光子。因此，对反射能力的测量对于静止的原子而言是不可能的。
在原子快速运动（）的情况下，图像看起来不同。这样，例如朝探测器A的方向传播的光子利用经蓝移的、也就是说较小的波长来探测。而首先朝镜面的方向传播的的光子利用红移来拍摄。（也可能会如此呈现图像，就好像不是镜面而是探测器B记录向左运动的光子）。根据经红移和经蓝移的线的强度比，可以直接推导出镜面的反射能力。经移位的线必须彼此分开得足够远，以便能够同时测量它们两者。
在该简单的解决方案中得出以下两个问题：
iii. 可以如何使等离子体中的原子在镜面前方加速，使得可以将两条线分开并且良好地分辨出这两条线
iv. 如何在低压等离子体中实现足够高的线强度
问题（iii）和（iv）与问题或条件（i）和（ii）基本上相同。通过将负电位施加到表面上来实现原子的加速（iii）。氢线的高强度通过过程（A）来确保。由于多普勒效应，谱线的反射测量是明确唯一的。因为氢和氘是最轻的原子，所以在使用它们的情况下实现对反射的最准确的测量。与更重的原子不同，它们在动能相同的情况下达到最大速度，因为适用。
概括来说，得到一种用于测量氢粒子在表面上的反射特性、也就是说所述氢粒子的能量与角度分布，以及用于在不将衬底从等离子体中取出并且不中断等离子体运行的情况下测量实验室等离子体中的氢线的光谱反射能力的同时进行的方法。
按照本发明的用于就地确定氢原子的或氘原子的能量与粒子反射的方法已在等离子体中利用以下参数在线性设施PSI-2[11]上测试：等离子体压强为10-3Pa至10-1Pa，等离子体密度为1017 m-3至1019 m-3，气体流（Ar/D或Ar/H）为10sccm至100sccm，Ar/D或Ar/H的混合比例为1：1，等离子体温度为3eV至10eV，在表面上施加的电压为-50V至-200V。
首先（图5）示出，被反射的原子的信号由于谐振过程（A）而明显增强。在图5中看出：被反射的原子的发射强度受Ar-H比例显著影响并且对于纯的D或纯的Ar来说等离子体基本上消失。
Ar:H或Ar:D的比例1：1提供最好的条件来执行对粒子和光的反射测量。
可以表明：可能的是，在将不同的电位施加到靶的表面上的情况下测量原子的能量与角度分布。图6示出了在钨衬底上的电位变化的情况下氘原子的发射。
甚至可以在不详细分析数据的情况下确定被反射的原子的平均能量。附图的测量曲线的不同的符号代表原子的不同的动能，所述动能对应于表面的所施加的电位。经多普勒移位的叶片的宽度与原子的速度成比例并且因此对应于能量分布的直接的测量参量。这样，具有280eV的动能的原子示出了相对于所有其它原子或其动能的最强烈的扩散。对应于具有100eV的动能的原子的测量曲线具有信号的小得多的面积。借此，能量分布的变化过程如其在上面描述的那样可以被用于确定表面的材料，这例如在表面涂层的过程中常常是必需的。图7比较了在所施加的电位（-200V）相同的情况下在银（Ag）、铁（Fe）和碳衬底（C）上反射的原子的能量分布。在碳衬底的情况下，识别出叶片的窄得多的多普勒增宽和因此被反射的H原子（在所施加的电位相同的情况下）相对于银衬底或铁衬底更小的能量。由于碳原子相对于铁原子（m=55.845 u0）或银原子（m=107.8682 u0）的更小的质量（m=12.011 u0），氢离子在与碳表面撞击时失去更多其入射能量。这导致：被反射的中性氢原子比当其射到银衬底或铁衬底上时具有更低的能量。例如针对钨（W）衬底和铝（Al）衬底的比较也得出相对应的结果。
上面的测量表明：在碳衬底上反射的氢原子的能量比在银衬底上反射的原子的能量小了约50eV。简单的公式[6]证实所测量的结果。因此，该测量方法可提供关于表面材料的类型的信息。测量精度只受所使用的探测器（光谱仪）的统计学和分辨率限制。利用在电磁谱的可见光范围内的约105的分辨率能够在不同的金属之间进行区分。包括具有较大质量的原子的衬底的能量与包括具有较小质量的原子的衬底的能量的比例对于这里提到的铁靶、银靶和碳靶来说为至少5%。靶的不同材料因此可以依据能量来相互区分。不同的能量的对于区分靶的材料来说所需的比例一般尤其取决于精度要求或者供支配的测量时间或积分时间。
发射分布的相对变化过程对于不同的材料来说都是类似的。一般的分布形状仅仅取决于探测器（光谱仪）的观察方向。在不同的角度下的观察可以被用于确定被反射的原子的角度分布。图8示出了用于在与法线成90°角的情况下的观察的测量，也就是说视线在表面上平行地延伸。等离子体条件与来自图6中的条件是相同的。该观察方向没有光谱反射测量，也就是说，经红移的分量在这种特殊情况下不是来自反射，而是直接来自远离探测器运动的粒子。恰恰如已在图6中示出的那样，这里也看出：原子的能量如何与所施加的电位成比例地变化。图9（a）再一次以图表示出了相同的扫描，其中在沿着z轴在表面前方、也就是说在与表面垂直的方向上的第一个5mm内积分。在它下面，图9（b）示出了粒子的能量。
从图9（b）中可以确定氢粒子的角度分布。可以或必须将所测量的数据与理论模型进行比较（4）。图10示出了原子的可能的角度分布。这样，可以利用为的角度分布良好地复现图9（b）的所测量的数据，其中b=1.0-2.0。
按照根据本发明的用于确定光谱反射能力的方法的一个实施方案，可以在经蓝移和经红移的区域内进行积分并且所述积分可包括以下步骤：
a）在值曲线的经蓝移的区域内从波长至波长进行积分，其中，λ0对应于未经移位的巴耳末线。参量是巴耳末线λ0与波长之差，该差按照权利要求1中的步骤g）属于能量。
b）在值曲线的经红移的区域内从波长至波长进行积分。
c）将光谱反射能力作为较小的积分与较大的积分之比来确定。
一种可替换的用于通过在经蓝移的和经红移的区域内的积分来确定光谱反射能力的方法可以包括以下步骤：
a）在值曲线的经蓝移的区域内从波长至波长λi进行积分，根据所述波长按照在独立权利要求中的方法得出能量，其中值λi小于 ，其中差为在波长λ0、即由相对于探测器静止的原子发射的光的波长与波长之间的差。
b）在值曲线的经红移的区域内在波长λi '至该区域的端点之间进行积分，其中波长λi和λi '被选择为使得这两个积分区间一样长并且λi '大于且小于。
c）将光谱反射能力作为较小的积分与较大的积分之比来确定。
在图4中简略画出的用于测量光谱反射能力的方法在图5至7中变得明显。经红移的分量是在表面上的光谱反射的结果。以图7为示例看得明显。银的反射明显高于铁和碳的反射。图11示出了对光谱反射的测量。
对反射的测量或对光谱反射能力的确定基于经红移和经蓝移的分量之间的积分之比，作为波长λi或λi '或属于这些波长的能量值Ei和Ei'的函数。如果考虑对反射或光谱反射能力的测量的相对精度、即光谱反射能力的按照本发明确定的值与光谱反射能力的通过理论计算或实验室测量从现有技术公知的值之差除以这些从现有技术公知的值，则该精度对于所有能量范围来说都在20%之内。借此，该测量方法提供了相对鲁棒并且可替换的方法，以便就地在等离子体中确定表面（或镜面）的反射能力。
有利地，按照本发明的方法的特点在于：将所述值曲线的在所施加的电压为零伏特的情况下确定的强度值从在不同于零伏特的电压下确定的值曲线的强度值中减去。
有利地，该差不具有所不期望的谱线或光谱中的伪影。这些伪影例如可能由于导致分子形成的撞击过程或者也由于等离子体中的其它分子过程而行程。
还有利地，按照本发明的方法的特点在于，从在权利要求1的步骤e）中确定的值曲线的经蓝移和经红移的波长范围中确定最大强度值，以及计算按照所述值曲线属于该强度值的波长，然后计算波长λ0与波长之差，接着确定在处的强度并且然后按照来计算关于镜面反射或镜反射的光谱反射能力的值。
有利地，经此可以确定关于镜面反射或镜反射的光谱反射能力的值。该反射涉及在无漫射的情况下被反射的射束的份额。如果表面尤其是完全平滑的，即例如不具有平均粗糙度，则该射束完全在无漫反射的情况下被反射。
在一个有利的实施方案中，按照本发明的方法的特点在于以下步骤：
a）确定在波长与波长之间的波长范围内的最大强度值；
b）确定在波长与波长之间的波长范围内的最大强度值；
c）通过将强度的较小值除以强度的较大值来确定光谱反射能力，所述强度的较小值和所述强度的较大值是在步骤a）和b）中确定的。
有利地，以这种方式可以简单并且快速地确定全部反射的光谱反射能力的值。此外，这里比当通过在经红移的和经蓝移的区域内的积分来确定光谱反射能力时存在更好的信号噪声比（SRV）（泊松过程）。光谱反射能力因此以在最高的强度处的SRV的精度来确定。这样，对于作为靶材料的银来说，在Ar:H等离子体中在-100eV和0.024Pa的等离子体压强处找到为0.94的光谱反射能力。理论值为0.96[12]。
有利地，按照本发明的方法的特点在于，从值曲线簇中选择具有最高的强度的值曲线：在所述值曲线簇中，每个值曲线都是在0°至90°的范围内的不同的角度下被测量的。
有利地，在高的最大强度处的相关的信号值可以良好地与背景噪声的强度值区分开。因而有利的是，首先确定角度，在所述角度下值曲线的最大强度最高。
有利地，按照本发明的方法的特点在于：为了确定具有光的最高的最大强度的角度，确定在探测器与垂直于靶的表面的法向量之间的角度为=90°的情况下的值曲线。
有利地，在角度=90°的情况下仅仅考虑以下光子：所述光子直接由从表面反射的原子发射。经此也可以有利地获得其它结论，例如关于原子在靶的表面上的反射行为的结论。
有利地，按照本发明的方法的特点在于：通过使根据TRIM或SRIM码[5]确定的值曲线与在角度、尤其是角度=90°的情况下测量的值曲线适配来确定原子在所述表面上反射之后的角度分布，其中所述适配尤其利用最小平方法来实现。
有利地，在表面上反射的原子的角度分布、即分别沿相对于靶的表面的垂线或靶的表面法线成角度的方向反射的原子的数目可以利用探测器在仅仅一个角度下的取向来确定。为此，在该角度下测量的值曲线可以与来自理论模型中的值曲线进行比较。例如基于蒙特卡罗方法的方法如从现有技术公知的SRIM或TRIM码[5]那样适合于此。对于从理论模型中获得的值与所测量的值曲线的适配或用于确定在这样的程序中使用的参数的拟合方法来说，可以使用已知的方法、如基于最小平方法的最小二乘拟合。因此，例如可以选择以下参数：利用所述参数，按照最小平方法计算的模型值与所测量的值曲线一致得最好。
有利地，按照本发明的方法的特点在于：确定原子在靶的平坦表面上反射之后的角度分布，其方式是，从具有按照公式的轮廓的值曲线簇中确定按照最小平方法与在角度、尤其角度=90°的情况下测量的值曲线一致得最好的那个值曲线，所述公式具有相对于靶的表面的垂线或相对于靶的表面的垂直线的角度和形状参数b。
有利地，由原子在反射之后发射的光的强度I()可以根据相对于靶的表面的法向量的角度通过所计算的具有按照的轮廓的值曲线来近似，探测器可以朝所述法向量取向。为了选择合适的形状参数b，可以从这样计算的、尤其具有形状参数的值为b=1至b=2的值曲线簇中利用最小平方法来选择与所测量的值曲线一致得最好的那个值曲线。在这种情况下可以实现所测量的值曲线的标准化，使得所述值曲线的强度的最大值等于1。
对于大的角度、尤其在超过85°的角度的情况下并且甚至特别是在角度=90°的情况下，由探测器仅仅测量由被反射的原子发射并且直接到达探测器的光子，也不测量首先在表面上反射的光子。接着，光的强度与光的或多普勒移位以及借此角度加入到其中的光子的相应的所测量的能量的关系也再现被反射的原子的角度分布。在选择合适的缩放因子的情况下，所述分布的轮廓一致。
有利地，按照本发明的方法的特点在于，将-500V至0V的电压施加到靶的表面上。
有利地，可以通过施加该范围内的电压来改变等离子体中的离子在射到靶表面上时的动能、经红移和蓝移的波长的范围的宽度和能量值的值。经此，尤其可以针对不同的电压将光谱反射能力和表面的原子的质量的值进行比较，以便例如估计测量误差。
有利地，按照本发明的方法的特点在于，在低压等离子体中的压强为0.01Pa至0.1Pa。
有利地，通过低压等离子体的在0.01Pa至0.1Pa的范围内的压强，例如可以减少通过撞击过程引起的分子形成。
有利地，按照本发明的方法的特点在于，等离子体包括氩或氢或氘或这些元素的混合。
有利地，相应的能量值的在两个在周期系统中相邻的元素之间的能量区间在使用等离子体中的具有小的核电荷数Z<20的元素的情况下、尤其在氢或氘的情况下、即在对于靶的表面所包括的原子的质量的不同的（可能的）值来说小的固定的值的情况下，比在更重的元素的情况下更大。因而，有利地，能量值到靶的表面所包括的元素的原子的质量的配属在具有核电荷数Z<20的轻的元素的情况下、尤其在氢或氘的情况下更简单。这尤其是当靶的表面同样包括轻的、尤其具有核电荷数Z<20的轻的元素的原子时适用。
有利地，按照本发明的方法的特点在于：所施加的电压是负的。
在等离子体中通常存在带正电的离子，使得用于使离子朝靶表面的方向加速的电压必须是负的。
有利地，按照本发明的方法的特点在于：为了确定值曲线，测量来自被靶的表面反射的原子的巴耳末系的谱线以及这些谱线的多普勒移位。
有利地，按照本发明可以显著地提高巴耳末系的谱线的强度或巴耳末线的强度，并且这样也可以在低压等离子体中测量被反射的光或被反射的原子的强度分布、角度分布和能量分布。这尤其是涉及氢或氘的巴耳末系，尤其是在氢的情况下涉及Hα线、Hβ线和Hγ线，而且在氘的情况下涉及相对应的巴耳末线。
有利地，按照本发明的方法的特点在于：所述等离子体包括氩或氪或氢或氘的混合，尤其是以混合比例Ar:H=1:1或Ar:D=1:1。
有利地，在该混合比例下，可以特别显著地提高被反射的原子的巴耳末线的发射。
有利地，按照本发明的方法的特点在于：所述靶包括元素碳或铝或钨或铁或银的原子。
有利地，元素碳或铝具有核电荷数Z<20。
有利地，按照本发明的方法的特点在于：所述靶具有95%至100%、尤其是99.94%至99.999%的纯度。
有利地，在靶纯度高的情况下，能量的值不失真。
在一个有利的实施方案中，按照本发明的方法包括以下步骤：
成功测量的前提是，将具有比10pm更好的分辨率的光谱仪到待检查的等离子体上。光谱仪的集光率限定测量的积分时间。应确保在测量期间不发生干扰。
有利地，等离子体条件按如下地来设置：
1. 在镜反射表面U上的电位为-500V至-100V。
2. 等离子体压强为0.01Pa至0.10Pa。
3. Ar/H（氩/氢）或Ar/D（氩/氘）的气体流具有约1:1的比例，在Kr/H（氪/氢）或Kr/D（氪/氘）的情况下具有约3:7的比例。
在与表面成某一观察角度的情况下进行测量。对于反射能力的测量来说，与表面法线成角度0°是最佳的。对于在表面上被反射的原子的角度分布的测量来说，一个或多个观察角度都是可能的。
a）首先，在不施加负电位的情况下测量光谱（i）。
b）然后将在-200V至-100V之间的电位施加到镜反射表面上并且获得已经包含关于表面的光谱反射能力的信息的光谱（ii）。
c）从光谱（ii）中减去光谱（i），或从这些光谱中减去强度值。这里，所述差被称作图像（III）并且在图（7）和图（10）中示意性地示出。
d）现在，可以在无附加信息的情况下计算镜反射表面的光谱反射能力，其方式是，将图像（III）的巴耳末线的经红移的分量的积分除以图像（III）巴耳末线的经蓝移的分量的积分。可以针对氢原子的巴耳末线执行测量。以经红移和经蓝移的分量形式的偏差表明漫射表面。
e）对于确定H原子或D原子的角度与能量分布来说需要以下工作步骤。首先使用蒙特卡罗码，该蒙特卡罗码可以以一级近似预测原子的能量与角度分布。这样，例如非常频繁地应用TRIM或SRIM码（www.srim.org）。得到预期的光谱的理论值。依据数学函数对轮廓进行参数化。这样，例如建立用于角度分布的函数，其中参数b是未知的待确定的参量。
f）在考虑探测器相对于表面的所设定的角度（参见图1）和按照轮廓的能量与角度分布的情况下，适配所述分布的自由参数（例如参数b）。该适配依据图7中的测量的非线性拟合和轮廓来进行。借此，最终确定角度分布和（或）能量分布的参量。
用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法的设备例如可以包括用于低压等离子体的源、电压源、靶和光子探测器[10，11]。
附图说明
随后，依据附图进一步阐述本发明的主题，而不由此对本发明的主题进行限制。其中：
图1示出了用于确定在衬底表面上被散射的粒子的能量与角度分布的测量结构；
图2a）示出了镜面的反射能力的实验室测量方案；
图2b）示出了镜面表面在等离子体运行期间在控制技术过程方面的应用；
图3示出了关于快速的等离子体离子（H+）在衬底表面上的反射以及关于快速的中性原子（H）在等离子体中的生成的示意性简图；
图4示出了在镜反射表面前方的多普勒移位的效应的示意图；
图5a）示出了在与钨（W）衬底的表面法线成角度35°的情况下针对氩和氘的不同的混合比例的在被反射的氘原子的所测量的整个强度范围内的值曲线；
图5b）示出了关于该测量的有限的强度范围的图示，在该强度范围内，最大值能通过多普勒移位来识别；
图5c）示出了与这些混合比例相对应的气体流的值；
图6a）针对被施加到靶的表面上的不同的电压示出了关于在AR-D等离子体的钨衬底上被反射的D原子的发射的原始数据；
图6b）示出了关于所述测量在如下强度范围内的原始数据，在所述强度范围内，最大值能通过多普勒移位来识别；
图7示出了在碳（C）衬底、银（Ag）衬底和铁（Fe）衬底上反射的氢原子的能量分布的比较；
图8示出了在角度=90°的情况下在Ar-D等离子体的W衬底上被反射的D原子的发射强度的原始数据；
图9示出了在表面与如下平面之间的空间区域内进行积分之后在Ar-D等离子体的W衬底上被反射的D原子的发射强度的原始数据，所述平面由所述表面朝垂直于所述表面的方向移位直至5mm的距离来产生。探测器角度、即角度是相对于表面法线成90°；
图10示出了被反射的原子的针对在角度=90°的情况下的不同的形状参数b来计算的角度分布；
图11示出了具有氩-氘（Ar-D）等离子体的钨（W）表面的光谱反射的测量。光谱反射能力在0.55至0.6的范围内。理论值是0.504[12]；
图12示出了在两种情况、即将-200V电压施加到靶的表面上与没有电压被施加到靶的表面上之间的强度差。也示出能量值。靶包括碳作为材料，而等离子体包括氢和氩的混合物。
具体实施方式
图1示出了用于确定在衬底表面上被散射的粒子的能量与角度分布的测量结构。该结构包括用于离子束的源、探测器和衬底。用于离子束的源取向的角度α和用于探测器取向的角度相对于表面的法向量或者说相对于表面的法线被测量并且被改变。探测器测量被反射的粒子的能量和质量。
图2a）示出了镜面的反射能力的实验室测量的方案。用于测量的设备包括探测器A、光源和镜面。图2b）示出了镜面表面在等离子体运行期间在控制技术过程方面的应用。该设备包括探测器、等离子体、衬底或靶和用于衬底或靶的固定架。
图3示意性地示出了快速的等离子体离子（H+）在衬底表面上的反射如何导致快速的中性原子（H）在等离子体中的生成。离子通过电压被加速到表面上并且散射回中性原子。对于H离子或D离子来说、即对于氢离子或氘离子来说达到原子的最高能量。
图4示意性地示出了在镜反射表面前方的多普勒移位的效应，是原子的速度。用于确定多普勒效应的作用的设备包括探测器A和镜面，该镜面布置在探测器对面。在该图的上半部分中，考虑原子静止的情况。在由原子在这种情况下发射的电磁射束或光的强度最大时的波长用λ0来表示。在该图的下面部分中，当原子以有限的速度运动时，呈现出由于多普勒移位引起的光谱的分解。在不同于λ0的波长λ的情况下强度的两个最大值清楚地显示出来。光谱的或强度分布的来自在镜面上反射的射束的部分用阴影示出。该射束也可以通过第二探测器B来测量，所述第二探测器替代镜面地被用在与该镜面相同的位置上。两条线的分开取决于原子的速度或动能。
图5示出了对在与钨（W）衬底的表面法线成角度35°的情况下被反射的氘原子的观察。不同的值曲线对应于在低压等离子体中的氩（Ar）与氘（D）之间的不同的混合比例。所施加的电位是-140V。经蓝移的分量被用于测量能量与角度分布。经红移的分量是光谱反射的结果（参见图6）。
图5a）示出了在所测量的整个强度范围内的值曲线。图5b）示出了有限的强度范围，在所述有限的强度范围内，最大值能通过多普勒移位来识别。在图5a和图5b中，在x轴上绘制出以Å为单位的波长。在y轴上绘制出无量纲的强度。针对氩和氘的不同的混合比例来绘制强度。所述混合比例为90:3、90:7、90:10、85:20、60:40和30:80。相应的强度分布到混合比例的配属可以从图5a）和图5b）中的插图中得知。
在图5c中，在y轴上示出了与这些混合比例相对应的以标准立方厘米sccm为单位的气体流。在x轴上绘制出与图5a）和5b）中的数据曲线的编号相对应的编号。
图6a）示出了关于在以1:1的混合比例的AR-D等离子体的钨衬底上被反射的D原子的发射强度的原始数据。图6b）示出了经蓝移的分量（6557Å至6561Å）提供原子的能量与角度分布。经红移的分量（6561Å至6565Å）提供W表面的光谱反射能力。观察角度是相对于表面法线成35°。
在图6a）和6b）中，在下面的x轴上绘制出以Å为单位的波长。在y轴上绘制出无量纲的强度。在附图的图6b）中，在上面的x轴上绘制出多普勒移位的以eV为单位的能量。针对如下被施加到靶的表面上的不同的电压来示出强度：-40V、-80V、-100V、-170V、-200V、-240V、-280V。图6a）和6b）的相应的强度分布到这些电压值的配属可以从图6a）中的插图得知。
图7示出了在碳（C）衬底、铁（Fe）衬底和银（Ag）衬底上反射的氢原子的能量分布的比较。所施加的电位是-200V。被反射的氢原子按碳衬底、铁衬底和银衬底的顺序具有变得更大的能量，因为在相应的衬底中的原子的质量变得更大。观察角度或探测器角度是相对于表面法线成35°。
在x轴上绘制出以Å为单位的波长。在y轴上绘制出无量纲的强度。针对碳（C）衬底、银（Ag）衬底和铁（Fe）衬底或碳（C）靶、银（Ag）靶和铁（Fe）靶示出了在将-200V的电压施加到靶的表面上的情况与没有施加电压的情况之间的强度差。靶的纯度在所有情况下都超过99.9%。相应的强度分布到这些衬底或靶的配属可以从附图中的插图得知。
图8示出了在Ar-D等离子体的W衬底上被反射的D原子的发射强度的原始数据。探测器角度、即角度为相对于表面法线成90°。该测量就地提供被反射的原子的角度分布。
在y轴上，针对相应的电压值的强度分布的每个图示，绘制出靶的表面的以cm为单位的距离。在x轴上，针对每个这样的图示，绘制出以Å为单位的扣除氘的巴耳末系的α线的为6561.01Å的波长的波长。灰度级再现了无量纲的强度，其中白色代表最高的强度而黑色代表最低的强度。电压值为-40V、-80V、-100V、-140V、-170V、-200V、-240V、-280V。经多普勒移位的范围的宽度随着电压升高而增加。
图9示出了在表面与如下平面之间的空间区域内进行积分之后在Ar-D等离子体的W衬底上被反射的D原子的发射强度的原始数据，所述平面由所述表面朝垂直于所述表面的方向移位直至5mm的距离来产生。探测器角度是相对于表面法线成=90°。
在图9a）中，在x轴上绘制出以Å为单位的波长。在y轴上绘制出无量纲的强度。从图9b）中可以确定氢粒子的角度分布。所测量的数据可以与理论模型进行比较[5]。在图9b）中，在x轴上绘制出多普勒移位的以eV为单位的能量。在y轴上绘制出无量纲的强度。
图9a）和9b）中的强度针对如下被施加到靶的表面上的不同的电压来示出：-40V、-80V、-100V、-170V、-200V、-240V、-280V。相应的强度分布到这些电压值的配属可以从图9a）和图9b）右边的插图中得知。在图9a）中的左边插图中，说明了氩和氘的分别为80sccm的气体流。
图10示出了被反射的原子的针对不同的形状参数b来计算的角度分布。观察角度或探测器角度如在图9中那样是=90°。
在x轴上绘制出多普勒移位的能量与由相对于探测器静止的原子发射的光的波长的能量之差除以刚刚提到的、静止的原子的光的能量。在y轴上绘制出无量纲的强度。
这些强度是针对不同的形状因子来示出的：b=0.2、b=0.5、b=1.0、b=2.0和b=5.0。强度分布到形状因子的配属可以从附图中的插图得知。
图11示出了具有氩-氘（Ar-D）等离子体的钨（W）表面的光谱反射能力的测量，所述氩-氘（Ar-D）等离子体具有在说明书中提到的参数。
在图11a）中，在x轴上绘制出以Å为单位的波长。在y轴上绘制出无量纲的强度。示意性地示出了当考虑在将有限的负电压施加到靶的表面上的情况与没有施加电压的情况之间的强度差时光谱的经红移的和经蓝移的区域的轮廓。
在图11b）中，在x轴上绘制出以Å为单位的波长。在y轴上绘制出光谱反射能力r。按如下地计算光谱反射能力的值：
a）在值曲线的经蓝移的区域内从波长至波长λi进行积分，根据所述波长按照在独立权利要求中的方法得出能量，其中值λi小于 ，其中差为在波长λ0、即由相对于探测器静止的原子发射的光的波长与波长之间的差。
b）在值曲线的经红移的区域内在波长λi '至该区域的端点之间进行积分，其中波长λi和λi '被选择为使得这两个积分区间一样长并且λi '大于且小于。
c）将光谱反射能力作为较小的积分与较大的积分之比来确定
图11b）示出了针对不同的波长λi和按照上述方法通过积分区间的宽度通过λi确定的λi '的光谱反射能力的值。用SRV来表示信号噪声比。
针对如下被施加到靶的表面上的不同的电压示出光谱反射能力的值：-280V、-240V、-170V。光谱反射能力的值到这些电压的配属可以从图11b）中的插图得知。
光谱反射能力的值的用灰色标记的最小值对于所有被施加的电压来说都示出了良好的一致性。
图12示出了在两种情况、即将-200V电压施加到靶的表面上与没有电压被施加到靶的表面上之间的强度差。强度在图12中作为在探测器中或通过探测器计数的光电子的数目来测量。这些光电子的数目众所周知地与射到探测器上的光子成比例。靶包括在纯度为99.99%的情况下的碳C12作为材料。为了确定表面材料，使氢离子朝表面的方向加速。粗糙度是算术平均粗糙度值Ra=0.4µm，靶的表面温度为150°C。探测器包括Andor DV 8201_BV型的摄像机。探测器在距靶的表面1m的距离以相对于该表面的法向量的35°的角度来放置。探测器的光谱分辨率为5pm，关于色散的分辨率为1pm。被输送给等离子体的氩的气体流为40sccm。被输送给等离子体的氢的气体流同样为40sccm。等离子体压强为2.510-4mbar。积分时间或测量时间为300秒。靶的大小为13mm x 13mm。离子的温度为1eV至3eV，电子的温度为5eV至10eV。值曲线的、能量所处的位置用黑色箭头来标记。
表格1示出了从该测量的原始数据中获得的强度差，其中以电子伏特为单位来说明能量而强度是无量纲的。在强度差为I=15548的情况下，得到的值为=-137.96eV。根据在权利要求1在步骤h）中提到的公式，利用碳的质量得到，的值为=145.55eV。当考虑能量值的绝对值时，这对应于5%的相对偏差。借此，可以将的值配属给元素碳。
表格1：当-200V电压被施加到包括碳的靶的表面上和没有电压被施加到包括碳的靶的表面上并且等离子体包括由氢和氩以混合比例1:1构成的混合物时的强度差。
| 能量 | 强度 | 能量 | 强度 | 能量 | 强度 |
| -240.8182822 | 15324 | -200.5459967 | 15195 | -163.9560364 | 15280 |
| -239.7922202 | 15292 | -199.6097475 | 15196 | -163.1096001 | 15236 |
| -238.7683488 | 15309 | -198.6756889 | 15297 | -162.2653543 | 15364 |
| -237.7466679 | 15221 | -197.7438208 | 15227 | -161.423299 | 15277 |
| -236.7271776 | 15271 | -196.8141433 | 15237 | -160.5834343 | 15349 |
| -235.7098778 | 15381 | -195.8866563 | 15324 | -159.7457602 | 15158 |
| -234.6947686 | 15318 | -194.9613599 | 15333 | -158.9102766 | 15327 |
| -233.6818499 | 15201 | -194.0382541 | 15267 | -158.0769835 | 15331 |
| -232.6711218 | 15277 | -193.1173388 | 15309 | -157.2458811 | 15340 |
| -231.6625843 | 15048 | -192.1986141 | 15288 | -156.4169692 | 15284 |
| -230.6562373 | 15229 | -191.2820799 | 15363 | -155.5902478 | 15271 |
| -229.6520809 | 15249 | -190.3677363 | 15070 | -154.765717 | 15386 |
| -228.650115 | 15204 | -189.4555832 | 15154 | -153.9433767 | 15440 |
| -227.6503397 | 15241 | -188.5456207 | 15127 | -153.123227 | 15278 |
| -226.6527549 | 15244 | -187.6378487 | 15159 | -152.3052679 | 15446 |
| -225.6573607 | 15192 | -186.7322673 | 15323 | -151.4894993 | 15443 |
| -224.664157 | 15372 | -185.8288765 | 15213 | -150.6759213 | 15442 |
| -223.673144 | 15419 | -184.9276762 | 15216 | -149.8645338 | 15461 |
| -222.6843214 | 15086 | -184.0286665 | 15298 | -149.0553369 | 15314 |
| -221.6976894 | 15169 | -183.1318473 | 15239 | -148.2483306 | 15374 |
| -220.713248 | 15276 | -182.2372187 | 15349 | -147.4435148 | 15305 |
| -219.7309972 | 15060 | -181.3447807 | 15073 | -146.6408895 | 15424 |
| -218.7509368 | 15253 | -180.4545332 | 15346 | -145.8404549 | 15516 |
| -217.7730671 | 14997 | -179.5664762 | 15166 | -145.0422107 | 15393 |
| -216.7973879 | 15285 | -178.6806099 | 15131 | -144.2461572 | 15395 |
| -215.8238992 | 15215 | -177.796934 | 15272 | -143.4522941 | 15302 |
| -214.8526012 | 15210 | -176.9154488 | 14987 | -142.6606217 | 15430 |
| -213.8834936 | 15254 | -176.036154 | 15192 | -141.8711398 | 15376 |
| -212.9165767 | 15168 | -175.1590499 | 15246 | -141.0838484 | 15352 |
| -211.9518502 | 15099 | -174.2841363 | 15257 | -140.2987476 | 15418 |
| -210.9893144 | 15205 | -173.4114132 | 15319 | -139.5158374 | 15242 |
| -210.0289691 | 15242 | -172.5408807 | 15313 | -138.7351177 | 15392 |
| -209.0708143 | 15219 | -171.6725388 | 15220 | -137.9565886 | 15548 |
| -208.1148501 | 15124 | -170.8063874 | 15208 | -137.18025 | 15469 |
| -207.1610765 | 15117 | -169.9424266 | 15238 | -136.406102 | 15691 |
| -206.2094934 | 15227 | -169.0806563 | 15278 | -135.6341446 | 15397 |
| -205.2601009 | 15230 | -168.2210766 | 15241 | -134.8643777 | 15651 |
| -204.312899 | 15137 | -167.3636875 | 15287 | -134.0968013 | 15783 |
| -203.3678875 | 15299 | -166.5084889 | 15207 | ||
| -202.4250667 | 15276 | -165.6554809 | 15351 | ||
| -201.4844364 | 15212 | -164.8046634 | 15171 |
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[12] WEB-Link: www.refractiveindex.info
Claims (16)
1.一种用于就地确定导电靶的表面特性的方法，其特征在于以下步骤：
a）在靶的表面前方产生低压等离子体；
b）将电压施加到所述靶的表面上；
c）使至少一个光敏探测器以相对于所述靶的表面垂线的角度来取向；
d）测量由电中性原子发射的光的强度，所述电中性原子通过由离子的转换而产生，所述离子由低压等离子体通过朝所述靶的表面的方向施加的电压来加速并且紧接着在所述表面上反射并且在此与所述表面交换适合于达到电中性的电荷；
e）确定值曲线，所述值曲线包括所述光的波长和属于每个波长的强度，所述强度由于多普勒移位而包括具有比由相对于探测器静止的原子发射的光的波长λ0更小的波长的经红移的波长范围并且包括具有大于λ0的波长的经蓝移的范围；
f）根据确定原子的速度，所述原子发射具有来自所述值曲线中的波长λ的光，其中表示光速，并且由此根据确定所述原子的相应的动能，其中表示被反射的原子的相应的质量；
g）将能量值确定为根据所测量的波长确定的最小能量，从所述能量起，所述值曲线的强度的所有值都大于或等于探测器信号的基线的强度值；
h）通过如下公式来确定所述表面的原子的质量：
，
其中，表示离子在射到所述表面上时的相应的动能，所述动能等于所施加的电压的绝对值。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，将所述值曲线的在所施加的电压为零伏特的情况下确定的强度值从在不同于零伏特的电压下确定的值曲线的强度值中减去。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，
其特征在于，从在权利要求1的步骤e）中确定的值曲线的经蓝移和经红移的波长范围中确定最大强度值，以及计算按照所述值曲线属于所述强度值的波长，然后计算波长λ0与波长之差，接着确定在处的强度并且然后按照来计算关于镜面反射的光谱反射能力。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
a）确定在波长与波长之间的波长范围内的最大强度值；
b）确定在波长与波长之间的波长范围内的最大强度值；
c）通过将强度的较小值除以强度的较大值来确定所述光谱反射能力，所述强度的较小值和所述强度的较大值是在步骤a）和b）中确定的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，
其特征在于，从值曲线簇中选择具有最高的强度的值曲线：在所述值曲线簇中，每个值曲线都是在0°至90°的范围内的不同的角度下被测量的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，
其特征在于，为了确定具有所述光的最高的最大强度的角度，确定在探测器与垂直于所述靶的表面的法向量之间的角度为=90°的情况下的值曲线。
7.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，通过使根据TRIM或SRIM码确定的值曲线与在角度、尤其是角度=90°的情况下测量的值曲线适配来确定所述原子在所述表面上反射之后的角度分布，其中所述适配尤其利用最小平方法来实现。
8.根据权利要求6或7所述的方法，
其特征在于，确定所述原子在靶的平坦表面上反射之后的角度分布，其方式是，从具有按照公式的轮廓的值曲线簇中确定按照最小平方法与在角度、尤其角度=90°的情况下测量的值曲线一致得最好的那个值曲线，所述公式具有相对于所述靶的表面的垂线的角度和形状参数b。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，
其特征在于，将-500V至0V的电压施加到所述靶的表面上。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，
其特征在于，在所述低压等离子体中的压强为0.01Pa至0.1Pa。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，
其特征在于，所述等离子体包括氩或氢或氘或所述元素的混合。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，
其特征在于，为了确定所述值曲线，测量来自被所述靶的表面反射的原子、尤其是氢和氘的巴耳末系的谱线以及所述谱线的多普勒移位。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，
其特征在于，所述等离子体包括氩或氪或氢或氘的混合，尤其是以混合比例Ar:H=1:1或Ar:D=1:1。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，
其特征在于，所述靶包括元素碳或铝的原子。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，
其特征在于，所述靶具有95%至100%、而且尤其是99.94%至99.999%的纯度。
16.一种用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法的设备，所述设备包括用于低压等离子体的源、电压源、靶和光子探测器。
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