DE102008001291B3 - Material stress determining method for e.g. high-homogeneous optical material, involves guiding light through object, and determining deviation of polarization angle of light withdrawing from object against light irradiated into object - Google Patents

Material stress determining method for e.g. high-homogeneous optical material, involves guiding light through object, and determining deviation of polarization angle of light withdrawing from object against light irradiated into object Download PDF

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Clemens Dr. Kunisch
Ralf Dr. Jedamzik
Frank Elsmann
Joachim Hengst
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Abstract

The method involves positioning an object consisting of a high-homogeneous optical material in a measuring device. A linearly polarized light is generated by a light source. The polarized light is guided through the object. A deviation of a polarization angle of the light withdrawing from the object against the light irradiated into the object is determined, where the object is thermally adjusted to ambient temperature of the measuring device before the measurement, till the temperature difference between the object and the measuring environment amounts to a specific value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Materialspannungen in hochhomogenen optischen Materialien mittels Messung der Spannungsdoppelbrechung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The The invention relates to a method for determining material tensions in highly homogeneous optical materials by measuring stress birefringence with the features of the preamble of claim 1.

Derartige Verfahren, mit denen man beispielsweise Spannungen in Glas misst und bei denen man sich den Einfluss der Spannungsdoppelbrechung zunutze macht, sind bekannt. Vorrichtungen, mit denen dieses Verfahren ausgeführt werden kann, werden beispielsweise von der Firma Ilis GmbH unter der Bezeichnung „strainmatic®" vertrieben. Darin kommt ein Polarimeter zur Messung der Spannungsdoppelbrechung nach Sénarmont zum Einsatz. Linear polarisiertes Licht wird durch ein zu messendes Objekt (Probe) geleitet und in diesem beim Durchlaufen eines Messfeldes durch wechselnde innere Spannung elliptisch polarisiert. Das aus der Probe austretende elliptisch polarisierte Licht wird mittels λ/4-Platte wieder in linear polarisiertes Licht umgewandelt, welches dann regelmäßig eine andere Polarisationsrichtung aufweist als das eingestrahlte linear polarisierte Licht. Der Differenz- oder Polarisationswinkel α wird dann mithilfe eines Analysators bestimmt und aus diesem der optische Gangunterschied R, der durch die Spannung verursachten Teilwellen nach der Gleichung R = α·λ/180° berechnet. λ bezeichnet hierin die Wellenlänge des Lichtes. Der so ermittelte optische Gangunterschied R wird auf die Dicke des Objekts in cm normiert und in der Einheit nm/cm als Maß für die Spannungsdoppelbrechung angegeben.Such methods, with which one measures, for example, voltages in glass and in which one makes use of the influence of stress birefringence, are known. Devices with which this method can be carried out for example those marketed by the company Ilis GmbH under the designation "StrainMatic ®". This reflects a polarimeter for the measurement of stress birefringence according to Sénarmont used. Linear polarized light (by an object to be measured sample The elliptically polarized light emerging from the sample is converted back into linearly polarized light by means of a λ / 4 plate, which then regularly has a different polarization direction than the irradiated linearly polarized light The difference or polarization angle α is then determined by means of an analyzer and from this the optical path difference R, of the partial waves caused by the voltage, is calculated according to the equation R = α ·λ / 180 ° λ denotes herein the wavelength of the light so determined optical path difference R is normalized to the thickness of the object in cm and given in the unit nm / cm as a measure of the birefringence.

Während sich dieses System zur Prüfung einfacher Glasprodukte wie Flaschen, Gläser, Ampullen, Flachgläser oder optischer Elemente ohne höhere Ansprüche eignet und insbesondere im Hinblick auf die Optimierung des Herstellungsprozesses bewährt hat, stößt es bei den eingangs genannten hochhomogenen optischen Materialien an seine Grenzen. Solche Materialien kommen beispielsweise in der Astronomie, Mikroskopie, Mikrolithographie, Laseroptik und der Lithographie für die Herstellung von Flachbildschirmen zum Einsatz und erfordern einen erheblichen Produktionsaufwand mit langen Herstellungszeiten, insbesondere Temperzeiten, um jegliche Form von Spannungen im Glas zu vermeiden.While this system for testing simple glass products such as bottles, jars, ampoules, flat glasses or optical elements without higher claims suitable and in particular with regard to the optimization of the manufacturing process proven has, it pushes the above-mentioned highly homogeneous optical materials to his Limits. Such materials come, for example, in astronomy, Microscopy, microlithography, laser optics and lithography for the Manufacture of flat screens used and require one considerable production costs with long production times, in particular Temper times to avoid any form of stress in the glass.

Die JP 05-306 133 A beschreibt beispielsweise ein Temperverfahren, bei dem während der Temperzeit und der nachfolgenden Abkühlzeit die innere Objektspannung eines Glaskörpers optisch überwacht wird. Eine gemessene Phasendifferenz zwischen einem Referenzsignal und einem den Körper durchlaufenden Signal wird als Regelgröße zur Regelung der Temperatur dergestalt verwendet, dass sich die gemessene Spannungsdoppelbrechung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches einstellt.The JP 05-306 133 A describes, for example, an annealing process in which the internal object stress of a glass body is optically monitored during the annealing time and the subsequent cooling time. A measured phase difference between a reference signal and a signal passing through the body is used as a controlled variable for controlling the temperature such that the measured stress birefringence occurs within a predetermined range.

Im gleichen Maße, wie sich der Produktionsaufwand erhöht, wachsen auch die Anforderungen an die Qualitätsprüfung der Glasobjekte. So ist es beispielsweise erforderlich, die Nachweisgrenze und Messgenauigkeit für die Spannungsdoppelbrechung weiter herabzusetzen. Dies ist mit dem zuvor beschriebenen Verfahren ohne weitere Maßnahmen nicht möglich.in the same dimensions, As the production costs increase, so do the requirements to the quality control of Glass objects. For example, the detection limit is required and measurement accuracy for to further reduce stress birefringence. This is with the previously described method without further action not possible.

Des eingangs beschriebenen Messprinzips zur Bestimmung der Spannungsdoppelbrechung bedient sich auch das in der Offenlegungsschrift DE 10 227 345 A1 beschriebene Verfahren, wonach das optische Material mit einem Laserstrahl punktweise auf einem vorbestimmten Raster abgetastet wird und ebenfalls die Polarisation des austretenden Lichts bestimmt wird. Hiernach lässt sich die Spannungsdoppelbrechung immerhin bis zu einem Wert von 0,3 nm/cm nachweisen.The measurement principle described at the outset for the determination of stress birefringence also makes use of that in the published patent application DE 10 227 345 A1 described method, according to which the optical material is scanned pointwise with a laser beam on a predetermined raster and also the polarization of the exiting light is determined. After all, stress birefringence can still be detected up to a value of 0.3 nm / cm.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 beschriebenen Art bereitzustellen, welches die Bestimmung von Spannungen in hochhomogenen optischen Materialien mit einer verbesserten Auflösung ermöglicht.Of the Invention is based on the object, a method of the preamble provided by claim 1, which is the determination of stresses in highly homogeneous optical materials with a improved resolution allows.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.The Task is achieved by a method having the features of claim 1 solved.

Erfindungsgemäß wird das zu messende Objekt vor der Messung thermisch an die Umgebungstemperatur der Messvorrichtung angepasst, bis der Temperaturunterschied zwischen dem Objekt und der Messumgebung höchstens ±0,1 K beträgt.According to the invention object to be measured thermally to the ambient temperature before the measurement the measuring device adjusted until the temperature difference between the object and the measuring environment is ± 0,1 K at most.

Die Erfinder haben festgestellt, dass es neben der materialimmanenten intrinsischen Spannungsdoppelbrechung einen von Temperaturschwankungen abhängigen Beitrag zur lokalen Spannungsdoppelbrechung gibt. Beide Beiträge sind in der herkömmlichen Messung der Spannungsdoppelbrechung überlagert. Es können daher keine eindeutigen Rückschlüsse auf die materialimmanente Spannungsdoppelbrechung gezogen werden, wenn der Temperatureinfluss überwiegt. Daher ist es notwendig, eine Temperaturstabilisation in dem zu messenden Objekt zu erzielen. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist diese insoweit sichergestellt, dass die temperaturbedingten Schwankungen der gemessenen Spannungsdoppelbrechung nicht größer sind, als das nachzuweisende Spannungsfeld und ±0,2 nm/cm, bevorzugt ±0,1 nm/cm nach Möglichkeit nicht übersteigen.The inventors have found that, in addition to the intrinsic birefringence inherent in the material, there is a contribution to local stress birefringence, which is dependent on temperature fluctuations. Both contributions are superimposed in the conventional measurement of stress birefringence. Therefore, no clear conclusions can be drawn on the material-inherent stress birefringence if the influence of temperature predominates. Therefore, it is necessary to have a temperature stabilization in the to achieve the object to be measured. By means of the measure according to the invention, this is ensured to the extent that the temperature-induced fluctuations in the measured stress birefringence are not greater than the stress field to be detected and ± 0.2 nm / cm, preferably ± 0.1 nm / cm, as far as possible.

Bevorzugt erfolgt die Messung der Spannungsdoppelbrechung unter Einsatz eines ortsauflösenden Detektors flächig. Dies erspart Messzeit, indem nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, das Objekt mithilfe eines Lasers Punkt für Punkt abgetastet werden muss, sondern das Objekt über ein Gebiet vorbestimmter Größe simultan vermessen wird.Prefers the measurement of stress birefringence is performed using a spatially resolving detector area. This saves measurement time by not, as in the prior art known to point the object by means of a laser point by point must be scanned, but the object over an area of predetermined size simultaneously is measured.

Die Messung der Spannungsdoppelbrechung erfolgt besonders bevorzugt unter Einsatz einer zwischen das Objekt und den Detektor eingeschalteten telezentrischen Optik. Die Variation der Optik erlaubt eine Anpassung der Messapparatur, um entweder eine gewünschte Ortsauflösung zu erreichen oder eine bestimmten Fläche simultan messen zu können.The Measurement of stress birefringence is particularly preferred using a switched between the object and the detector telecentric optics. The variation of the optics allows an adaptation the measuring apparatus to either a desired spatial resolution reach or measure a certain area simultaneously.

Die Messung der Spannungsdoppelbrechung erfolgt bevorzugt mit einer Ortsauflösung von ≤ 1 mm.The Measurement of stress birefringence is preferably carried out with a spatial resolution of ≤ 1 mm.

Des Weiteren hat es sich zur Vermeidung von Temperaturschwankungen als vorteilhaft herausgestellt, die Lichtquelle mittels eines thermisch isolierenden Fensters von dem Objekt zu entkoppeln. Hierfür werden bevorzugt Fenster aus einem optisch transparenten Material mit möglichst großer Wärmeleitfähigkeit λ verwendet. Bevorzugt kommen Gläser mit einem λ ≥ 1,3 W/mK zum Einsatz.Of Furthermore, it has to avoid temperature fluctuations as Advantageously, the light source by means of a thermal isolating window from the object to decouple. For this purpose are preferred Window made of an optically transparent material with as possible greater Thermal conductivity λ used. Preference is given to glasses with a λ ≥ 1.3 W / mK for use.

Besonders bevorzugt werden Fenster aus hochreinem synthetischem SiO2-Quarzglas (z. B. Schott Lithosil®), Zerodur®, FK 51 oder SF 57 eingesetzt. Diese Materialien zeichnen sich außer durch die hohe Wärmeleitfähigkeit ferner dadurch aus, dass sie selbst möglichst spannungsneutral und optisch schlierenfrei herstellbar sind. Einige Eigenschaften dieser Gläser sind in nachfolgender Tabelle 1 zusammengestellt: Tabelle 1 Abdeckplatten Material Koeffizient Einheit SF57 N-FK51 Lithosil® Zerodur® Wärmeleitfähigkeit λ W/(m·K) 0,62 0,911 1,31 1,46 Therm. Spannungsfaktor φ MPa/K 0,626 1,507 0,04 0,002 Dichte ρ g/cm3 5,51 3,73 2,2 2,53 spezifische Wärmekapazität cp J/(g·K) 0,36 0,636 0,79 820 Temperaturleitfähigkeit κ = λ/(ρ·cp) 10–3 cm2/s 0,31 0,38 0,75 0,001 2 -Quarzglas (z. B. Schott Lithosil ®), Zerodur ®, FK 51 or SF are particularly preferred window of high-purity synthetic SiO used 57th Apart from the high thermal conductivity, these materials are further characterized by the fact that they themselves can be produced as stress-neutral as possible and optically streak-free. Some properties of these glasses are summarized in Table 1 below: TABLE 1 Cover plates material coefficient unit SF57 N-FK51 Lithosil ® Zerodur ® Thermal conductivity λ W / (m · K) 0.62 0.911 1.31 1.46 Therm. Voltage factor φ MPa / K 0.626 1,507 0.04 0,002 Density ρ g / cm 3 5.51 3.73 2.2 2.53 specific heat capacity c p J / (g · K) 0.36 0.636 0.79 820 Thermal conductivity κ = λ / (ρ · c p ) 10 -3 cm 2 / s 0.31 0.38 0.75 0.001

Ganz besonders hat sich Schott Zerodur® als geeignet Werkstoff für ein thermisch isolierendes Fenster in der Messapparatur herausgestellt, weil in ihm die Eigenschaften eines sehr kleinen Spannungsfaktors φ und einer hohe Wärmekapazität cp vereint sind. Eine Referenzmessung eines Fensters aus Zerodur (d. h. ohne Probe) ergab ein Grundrauschen, welches über die gesamte Messfläche geringer als 0,2 nm/cm ausfiel. Dies stellt gegenüber den bekannten Fenstermaterialien mit einem ermittelten Rauschen von maximal 0,5 nm/cm eine deutliche Verbesserung dar. Aber auch Lithosil ist wegen des sehr kleinen Spannungsfaktors φ ein geeignetes Material.In particular, Schott Zerodur ® has proved to be a suitable material for a thermally insulating window in the measuring apparatus because it combines the properties of a very small stress factor φ and a high heat capacity c p . A reference measurement of a Zerodur window (ie without a sample) revealed a background noise which was less than 0.2 nm / cm over the entire measurement area. This represents a significant improvement over the known window materials with a determined noise of at most 0.5 nm / cm. But also Lithosil is a suitable material because of the very small stress factor φ.

In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das thermische Anpassen (Thermalisieren) des Objekts wenigstens über eine vorbestimmte, minimale Anpassungsdauer, die in Abhängigkeit von dem Produkt aus der Wärmeleitfähigkeit λ und der spezifischen Wärmekapazität cp des optischen Materials ermittelt wird. Es hat sich herausgestellt, dass die Spannungsdoppelbrechung von optischen Materialien, bei denen das Produkt aus der Wärmeleitfähigkeit λ (in W/(m·K)) und der spezifischen Wärmekapazität cp (in J/(g·K)) kleiner als 1 ist, erheblich empfindlicher auf Temperaturschwankungen reagiert als Materialien, bei denen dieses Produkt über 1 liegt. Eine Einordnung in der Gestalt kritische und unkritische Materialien ist der Tabelle 2 zu entnehmen. Tabelle 2 Material Koeffizient Einheit FK5HT LF5HT LLF1HT synthet. Quarzglas (Lithosil®) CaF2-Kristall Wärmeleitfähigkeit λ W/(m·K) 0,925 0,866 0,951 1,31 9,71 spezifische Wärmekapazität cp J/(g·K) 0,808 0,657 0,65 0,79 0,854 λ·cp 0,75 0,57 0,62 1,03 8,29 Messempfindlichkeit Kritisch unkritisch In a preferred embodiment of the method, thermal adaptation (thermalizing) of the object takes place at least over a predetermined, minimum adaptation period, which is determined as a function of the product of the thermal conductivity λ and the specific heat capacity c p of the optical material. It has been found that the stress birefringence of optical materials in which the product of the thermal conductivity λ (in W / (m · K)) and the specific heat capacity c p (in J / (g · K)) is less than 1 , more sensitive to temperature changes than materials with this product greater than one. An arrangement in the form of critical and uncritical materials is shown in Table 2. Table 2 material coefficient unit FK5HT LF5HT LLF1HT synthet. Quartz glass (Lithosil ® ) CaF2 Crystal Thermal conductivity λ W / (m · K) 0.925 0.866 0,951 1.31 9.71 specific heat capacity c p J / (g · K) 0.808 0.657 0.65 0.79 0.854 λ · c p 0.75 0.57 0.62 1.03 8.29 sensitivity Critical uncritically

Die Anpassungsdauer hängt weiterhin von der Masse und der Oberfläche des zu messenden Objekts ab. Sie beträgt bevorzugt 2 bis 24 Stunden. Längere Zeiten sind für einige Materialien hilfreich aber unwirtschaftlich für den Produktionsablauf.The Adjustment duration depends continue from the mass and the surface of the object to be measured. It is preferably 2 to 24 hours. longer Times are for some materials helpful but uneconomical for the production process.

Insbesondere wird eine thermische Anpassungsdauer von 6 bis 12 Stunden im ersten Schritt und weitere 6 bis 12 Stunden im zweiten Schritt angestrebt. in speziellen Fällen, in denen eine besonders hohe Messgenauigkeit angestrebt wird, wird eine noch weitergehende Feinklimatisierung angestrebtEspecially will have a thermal adjustment period of 6 to 12 hours in the first Step and another 6 to 12 hours in the second step. in special cases, in which a particularly high accuracy is sought, is an even further fine air conditioning sought

Zwar bedarf es grundsätzlich keiner Vorthermalisierung in einem separaten Raum, wenn der Prüfling hinreichend lange in der Messumgebung gelagert wird. Dies geht jedoch zu Lasten der Raumnutzung und damit der Auslastung der Messaparatur. Deshalb erfolgt das thermische Anpassen des Objekts bevorzugt in einem ersten Schritt (Vorthermalisieren) in einem thermisch von der Messumgebung getrennten Raum oder Raumbereich und in einem zweiten Schritt (Fertigthermalisieren) in der Messumgebung, d. h. in demselben Raum oder Raumbereich, in dem sich auch die Messvorrichtung befindet.Though it basically requires no pretreatment in a separate room, if the examinee sufficient long stored in the measuring environment. However, this is to be borne the use of space and thus the utilization of the Messaparatur. Therefore the thermal adaptation of the object preferably takes place in a first Step (pretreatment) in a thermal of the measuring environment separate room or room area and in a second step (ready-to-heat) in the measurement environment, d. H. in the same room or room area, in which is also the measuring device.

Der getrennte Raum oder Raumbereich weist vorzugsweise eine Temperaturkonstanz von ≤ ±0,5 K auf. Dies stellt sicher, dass die in die Messumgebung mit dem zu messenden, vorthermalisierten Objekt eingebrachte Energie unabhängig von äußeren Bedingungen (Außentemperatur) hinreichend genau bekannt ist, so dass das zu messende Objekt keinen unerwarteten Temperaturschwankungen beim Umlagern in die Messumgebung ausgesetzt ist und auch die Temperatur der Messumgebung nicht in unvorhergesehener Weise beeinflusst wird.Of the separate room or room area preferably has a temperature stability of ≤ ± 0.5K. This ensures that the measurement environment to be measured with the pre-painted object introduced energy regardless of external conditions (External temperature) is sufficiently known, so that the object to be measured no unexpected temperature fluctuations when relocating to the measuring environment is exposed and also the temperature of the measurement environment is not in unforeseen manner.

Ferner folgt das thermische Anpassen im ersten Schritt bevorzugt auf einen Temperaturunterschied von höchstens ±2,0 K zu der Messumgebung. Dieser Toleranzbereich stellt sicher, dass die Dauer des thermischen Anpassens im zweiten Schritt, d. h. in der Messumgebung, in hinreichend kurzer Zeit erfolgen kann.Further The thermal adjustment in the first step preferably follows one Temperature difference of at most ± 2.0 K to the measurement environment. This tolerance range ensures that the duration of the thermal adjustment in the second step, d. H. in the measuring environment, can be done in a sufficiently short time.

Die Messumgebung selbst weist dabei bevorzugt eine Temperaturkonstanz von ≤ ±0,1 K und besonders bevorzugt von ≤ ±0,05 K auf. Dies stellt sicher, dass der erfindungsgemäße Temperaturunterschied zwischen dem Objekt und der Messumgebung von höchstens ±0,1 K eingehalten werden kann.The Measurement environment itself preferably has a temperature stability of ≤ ± 0.1K and particularly preferably ≦ ± 0.05 K. on. This ensures that the temperature difference between the object and the measuring environment of ± 0.1 K at the most can.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt das Positionieren des Objekts bevorzugt unter Vermeidung von Wärmeeinkopplung oder -auskopplung. Da das Positionieren des Objekts in der Messvorrichtung aus Gründen der effizienten Nutzung der Vorrichtung unmittelbar vor der Messung stattfinden muss, ist es gerade bei diesem Schritt erforderlich, auf eine thermische Entkopplung des Objekts von allen Wärmequellen zu achten. Das Positionieren des Objekts geschieht daher bevorzugt unter Einsatz eines Greifwerkzeugs, damit keine Handwärme in das Objekt eingetragen wird. Besonders bevorzugt erfolgt das Positionieren des Objekts automatisiert, d. h. mittels einer Positioniereinheit (Handlings-Roboter) damit jeglicher Wärmeeintrag durch Personen in der Messumgebung ausgeschlossen werden kann.According to one Another aspect of the invention is the positioning of the object preferably while avoiding heat input or decoupling. Because the positioning of the object in the measuring device for reasons the efficient use of the device immediately before the measurement it is necessary to take this step, on a thermal decoupling of the object from all heat sources to pay attention. The positioning of the object is therefore preferred using a gripping tool, so no hand heat in the Object is registered. Particularly preferably, the positioning takes place the object is automated, d. H. by means of a positioning unit (Handling robots) so that any heat input by persons in the measuring environment can be excluded.

Weiterhin sind Vorkehrungen vorteilhaft, durch welche Rechner, Monitore, Steuerungen, oder andere Elektronik, Netzteile, Motoren und andere Energieverbraucher sowie die Abwärmeführung der Messeinrichtung und der Positioniereinheit gegenüber dem zu messenden Objekt abgeschirmt werden. Entsprechende Abschirmungen sind vorzugsweise zumindest zwischen dem Energieverbraucher bzw. der Abwärmeführung und dem Messplatz einerseits sowie der Lagerstätte, an welcher das Fertigthermalisieren des Objekts geschieht, andererseits vorzusehen.Farther Arrangements are advantageous, by which computers, monitors, controls, or other electronics, power supplies, motors and other energy consumers as well as the waste heat management of Measuring device and the positioning unit relative to the object to be measured be shielded. Corresponding shields are preferred at least between the energy consumer or the waste heat management and the measuring station on the one hand and the deposit on which the prefabricated thermal treatment takes place the object happens to provide, on the other hand.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass vor jeder Messung der Spannungsdoppelbrechung an dem Objekt eine Kalibrierungsmessung ohne Objekt durchgeführt wird. Die zeitnahe Kalibrierung stellt sicher, dass etwaige (temperaturbedingte) zeitliche Änderungen der Nullmessung berücksichtigt werden, wenn die Messung des Objekts korrigiert wird.A advantageous development of the method provides that before each Measurement of stress birefringence on the object a calibration measurement performed without object becomes. The timely calibration ensures that any (temperature-related) temporal changes the zero measurement are taken into account, when the measurement of the object is corrected.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme sieht vor, die Messung der Spannungsdoppelbrechung an dem Objekt wenigstens einmal nach 15 bis 20 Minuten zu wiederholen, um etwaige temperaturbedingte Restschwankungen des Messergebnisses subtrahieren zu können.A further advantageous measure provides the measurement of stress birefringence on the object repeat at least once after 15 to 20 minutes to any eventuality Subtract the temperature-related residual fluctuations of the measurement result to be able to.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe der Zeichnungen näher erläutert.Further Objects, features and advantages of the invention will become apparent below based on an embodiment using the drawings closer explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 ein Diagramm mit dem Verlauf der Spannungsdoppelbrechung nach einem plötzlichen Temperaturanstieg; 1 a diagram with the course of stress birefringence after a sudden increase in temperature;

2 eine schematische Darstellung der Messvorrichtung; 2 a schematic representation of the measuring device;

3 ein Schema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Thermalisierungsprozesses; und 3 a diagram of an embodiment of the thermalization process according to the invention; and

4 eine mögliche Ausführungsform der Raumanordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 a possible embodiment of the spatial arrangement for carrying out the method according to the invention.

In dem Diagramm gemäß 1 ist der Wert der Spannungsdoppelbrechung δ in nm/cm über der Relaxationszeit t in Stunden für 4 verschiedene plötzliche Temperaturänderungen aufgetragen. Dargestellt ist das Ergebnis einer Simulationsrechnung unter der Annahme einer zylindrischen Probe mit einem Durchmesser von 270 mm und einer Dicke von 49,2 mm und eines konstanten Wärmeübergangskoeffizienten von 5 W/m2K an allen Zylinderflächen (Oberseite, Unterseite, Mantelfläche). Die Spannungsdoppelbrechung wird am äußersten Rand, d. h. bei einem Radius von 135 mm ermittelt. Dort stellt sich der Einfluss von Temperaturschwankungen auf das Messergebnis bei einer sprungartigen Temperaturunterschied der Umgebungstemperatur als am stärksten heraus.In the diagram according to 1 the value of stress birefringence δ in nm / cm is plotted over the relaxation time t in hours for 4 different sudden temperature changes. Shown is the result of a simulation calculation assuming a cylindrical sample with a diameter of 270 mm and a thickness of 49.2 mm and a constant heat transfer coefficient of 5 W / m 2 K on all cylindrical surfaces (top, bottom, lateral surface). Stress birefringence is determined at the outermost edge, ie at a radius of 135 mm. There, the influence of temperature fluctuations on the measurement result turns out to be the strongest with a sudden temperature difference of the ambient temperature.

Wie die Simulation zeigt, besteht zwischen der Spannungsdoppelbrechung und der Temperaturdifferenz ein linearer Zusammenhang. Der Maximalwert der Spannungsdoppelbrechung steigt etwa je 0,1°K Erhöhung des Temperatursprunges um 0,15 nm/cm an.As the simulation shows, exists between the stress birefringence and the temperature difference is a linear relationship. The maximum value The stress birefringence increases approximately every 0.1 ° K increase in the temperature jump around 0.15 nm / cm.

Entscheidend für die Thermalisierungsdauer ist die teilweise erheblich lange Relaxationszeit. So benötigt der Wert der Spannungsdoppelbrechung 6 Stunden, bis er auf ein zehntel des Maximalwertes abgefallen ist. Das bedeutet, dass im Fall eines sprunghaften Temperaturanstieges um 1 K erst nach etwa 6 Stunden der Wert von 0,15 nm/cm erreicht ist und somit die angestrebte Genauigkeit von ±0,2 nm/cm der Messung erreicht werden kann.critical for the Thermalization duration is the sometimes considerably long relaxation time. So needed the value of stress birefringence 6 hours, until it is one tenth of the maximum value has dropped. This means that in the case of a sudden temperature increase of 1 K after about 6 hours the value of 0.15 nm / cm is reached and thus the desired accuracy of ± 0.2 nm / cm of the measurement can be achieved.

Die Simulation zeigt ferner, dass im Grenzfall unendlich langer Relaxationszeit auch nach einem Temperaturanstieg die Spannungsdoppelbrechung auf den Wert 0 zurückgeht. D. h., dass die absolute Temperatur bei der Messung keine Rolle spielt, sondern eben nur besagte Temperaturänderungen. Im Ergebnis lässt sich also festhalten, dass eine Temperaturstabilisation der Messumgebung auf ±0,1 K und besonders bevorzugt von ±0,05 K angestrebt werden sollte.The Simulation also shows that in the limit of infinitely long relaxation time even after a temperature rise on the stress birefringence returns the value 0. That is, the absolute temperature in the measurement is not important plays, but only said temperature changes. The result is so Note that a temperature stabilization of the measurement environment to ± 0.1 K. and more preferably from ± 0.05 K should be sought.

Die durchgeführten Messungen an einer Probe bestätigten den in 1 gezeigten Zusammenhang.The measurements made on a sample confirmed the in 1 shown context.

In 2 ist die Messvorrichtung 200 in einer vorteilhaften Ausführungsform schematisch dargestellt, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommt. Die Messvorrichtung 200 weist eine Lichtquelle 202 auf, welche unpolarisiertes Licht abstrahlt. Das Licht wird einem Polarisator 204 zugeführt, welcher, aus dem unpolarisierten Licht, Licht mit linearer Polarisation passieren lässt. Das linear polarisierte Licht passiert danach ein thermisch isolierendes Fenster 206. Das Fenster 206 dient zur thermischen Isolation der Lichtquelle 202 und verhindert somit, das die Wärme der Lichtquelle 202 auf ein über dem Fenster 206 positioniertes Objekt 208 übertragen wird.In 2 is the measuring device 200. represented schematically in an advantageous embodiment, as used in the inventive method. The measuring device 200. has a light source 202 on which unpolarized light radiates. The light becomes a polarizer 204 fed, which, from the unpolarized light, light with linear polarization happen. The linearly polarized light then passes through a thermally insulating window 206 , The window 206 is used for thermal insulation of the light source 202 and thus prevents the heat from the light source 202 on one above the window 206 positioned object 208 is transmitted.

Als Fenstermaterial werden typischerweise Gläser mit einer mit möglichst großer Wärmeleitfähigkeit, insbesondere mit einem λ ≥ 1,3 W/mK, verwendet. Auch an die optischen Eigenschaften dieses Fenstermaterials sind hohe Anforderungen zu stellen. So sollte das Material des Fensters eine hohe Homogenität, d. h. einen weitestgehend konstanten Brechungsindexes, aufweisen, schlierenfrei und seinerseits möglichst spannungsarm sein. Zwar werden materialimmanente optische Artefakte des Fensters durch eine Kalibrierungsmessung ermittelt und von dem Resultat der Probenmessung abgezogen. Jedoch sollten auf diese Weise nach Möglichkeit nur Restfehler der Apparatur eliminiert werden. Als besonders geeignet hat sich synthetisches Quarzglas (z. B. Schott Lithosil®), Zerodur®, FK 51 oder SF 57 herausgestellt.As window material are typically glasses with one with the greatest possible thermal conductivity, in particular with a λ ≥ 1.3 W / mK. High demands are also placed on the optical properties of this window material. Thus, the material of the window should have a high homogeneity, ie a largely constant refractive index, streak-free and, in turn, be as low in tension as possible. Although material-inherent optical artifacts of the window are determined by a calibration measurement and subtracted from the result of the sample measurement. However, if possible, only residual errors of the apparatus should be eliminated in this way. Particularly suitable is a synthetic quartz glass (z. B. Schott Lithosil ®), Zerodur ®, FK 51 or SF found 57th

Über dem Fenster 206 ist die Probe bzw. das zu messende Objekt 208 innerhalb der Messvorrichtung positioniert. Es liegt üblicherweise auf einem Objektträger (nicht dargestellt) auf. Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das Objekt mit einem Halter in Verbindung steht, mit welchem zusammen es bereits die thermische Anpassung durchlaufen hat. In diesem Fall liegt der Objekthalter auf dem Objektträger auf, und trägt zur Isolierung des Objektes 208 gegenüber dem Objektträger am Gerät bei. Der Objektträger und/oder der Objekthalter 210 sollten deshalb aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit bestehen.Above the window 206 is the sample or the object to be measured 208 positioned within the measuring device. It usually rests on a slide (not shown). Furthermore, it may be advantageous if the object is in communication with a holder, with which together it has already undergone the thermal adaptation. In this case, the object holder rests on the slide, and contributes to the isolation of the object 208 towards the slide on the device. The slide and / or the object holder 210 should therefore consist of a material of low thermal conductivity.

Nachdem das linear polarisierte Licht das zu messende Objekt durchlaufen hat, weist dieses in Abhängigkeit von der Spannungsdoppelbrechung, die in dem Objekt stattgefunden hat, eine elliptische Polarisation auf. Das elliptisch polarisierte Licht wird hiernach mittels einer über dem Objekt angeordneten λ/4-Platte 212 wieder in linear polarisiertes Licht umgewandelt. In dem Maße, in dem eine Spannungsdoppelbrechung dem zu messenden Objekt 208 stattgefunden hat, hat sich die Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichtes gedreht. Der Differenzwinkel zur ursprünglichen Polarisationsrichtung, also zur Stellung des Polarisators 204, wird mittels eines Analysators 214 ermittelt. Der so festgestellte Polarisationswinkel gibt ein Maß für die Doppelbrechung und damit für die Spannung in dem Probenmaterial an.After the linearly polarized light has passed through the object to be measured, this has an elliptical polarization depending on the stress birefringence which has taken place in the object. The elliptically polarized light is hereafter by means of a λ / 4 plate arranged above the object 212 converted back into linearly polarized light. To the extent that a stress birefringence is the object to be measured 208 The polarization direction of linearly polarized light has turned. The difference angle to the original polarization direction, ie the position of the polarizer 204 , is determined by means of an analyzer 214 determined. The thus determined polarization angle indicates a measure of the birefringence and thus of the stress in the sample material.

Nicht notwendig aber von Vorteil ist, wenn in den Strahlengang eine telezentrische Optik 216, hier vereinfacht durch eine Sammellinse und eine Streulinse dargestellt, eingeschaltet ist, die das parallele Eingangsstrahlenbündel in ein paralleles Ausgangsstrahlenbündel mit verändertem Querschnitt umwandelt. Durch eine solche telezentrische Optik 216 ist es möglich, die Bildgröße unabhängig von der Größe des zu Messbereichs auf die Querschnittsfläche eines ortsauflösenden Detektors 218 anzupassen. Bei dem ortsauflösenden Detektor 218 handelt es sich vorzugsweise um eine CCD-Kamera. Die Ortsauflösung der Messvorrichtung 200 ist in diesem Fall durch die Pixelauflösung der CCD-Kamera und das Abbildungsverhältnis der telezentrischen Optik 216 bestimmt. Die Ortsauflösung beträgt vorzugsweise ≤ 1 mm.Not necessary but advantageous if in the beam path a telecentric optics 216 , here simplified by a converging lens and a scattering lens, is switched on, which converts the parallel input beam into a parallel output beam with a different cross-section. Through such a telecentric optics 216 It is possible to change the image size regardless of the size of the measuring range to the cross-sectional area of a spatially resolving detector 218 adapt. In the case of the spatially resolving detector 218 it is preferably a CCD camera. The spatial resolution of the measuring device 200. is in this case by the pixel resolution of the CCD camera and the imaging ratio of the telecentric optics 216 certainly. The spatial resolution is preferably ≦ 1 mm.

In 3 ist die Einbindung des erfindungsgemäßen Thermalisierungsprozesses in den Messablauf schematisch dargestellt. Hiernach besteht der Schritt des thermischen Anpassens des Objektes an die Umgebungstemperatur der Messvorrichtung aus zwei Thermalisierungsschritten.In 3 the integration of the thermalization process according to the invention is shown schematically in the measurement process. Thereafter, the step of thermally adjusting the object to the ambient temperature of the measuring device consists of two thermalization steps.

In einem ersten Thermalisierungsschritt T1 wird das zu messende Objekt bestimmten thermischen Bedingungen über eine vorbestimmte Anpassungsdauer ausgesetzt. Die thermischen Bedingungen sind charakterisiert durch die absolute Temperatur T1 und die thermische Schwankungsbreite ΔT1. Die Thermalisierungsdauer ist festgelegt auf eine Mindestzeit T1 min, die minimale Thermalisierungs- oder Anpassungsdauer. Sie wird bevorzugt in Abhängigkeit von dem Produkt aus der Wärmeleitfähigkeit und der spezifischen Wärmekapazität des optischen Materials ermittelt, aus dem das Objekt besteht. Sie beträgt vorzugsweise zwischen 2 und 24 Stunden und für ein Objekt mit einem Durchmesser von etwa 250 mm und einer Dicke von etwa 45 mm typischer Weise 12 Stunden. Solche Objekte (auch als „Blanks" bezeichnet) sind beispielsweise Ausgangsmaterial für die Herstellung hochpräziser optischer Elemente wie Platten, Filter, Linsen, Prismen oder dgl. Die Thermalisierungsdauer variiert ferner mit der Masse und der Oberflächengröße des Objekts. Die Thermalisierungstemperatur T1 liegt vorzugsweise in einem Temperaturintervall von ±2,0 K ausgehend von der Temperatur der Messumgebung, welche in dem in 3 dargestellten Beispiel zugleich der Thermalisierungstemperatur T2 entspricht.In a first thermalization step T1, the object to be measured is exposed to certain thermal conditions over a predetermined adaptation period. The thermal conditions are characterized by the absolute temperature T 1 and the thermal fluctuation range ΔT 1 . The duration of thermalisation is fixed to a minimum time T 1 min , the minimum duration of thermalisation or adaptation. It is preferably determined as a function of the product of the thermal conductivity and the specific heat capacity of the optical material of which the object consists. It is preferably between 2 and 24 hours and typically 12 hours for an object having a diameter of about 250 mm and a thickness of about 45 mm. Such objects (also referred to as "blanks") are for example starting material for the manufacture of high precision optical elements such as plates, filters, lenses, prisms or the like. The Thermalisierungsdauer also varies with the mass and the surface area of the object. The Thermalisierungstemperatur T 1 is preferably in a temperature interval of ± 2.0 K, based on the temperature of the measurement environment used in the in 3 illustrated example at the same time corresponds to the thermalization temperature T 2 .

Die Temperaturkonstanz während des ersten Thermalisierungsvorganges liegt bevorzugt in einem Intervall ΔT1 von ±0,5 K. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Objekt dem zweiten Thermalisierungsschritt mit einer definierten Temperatur zugeführt wird. Liegt die Temperatur T1 unter der Messumgebungstemperatur T2, so ist damit sichergestellt, dass die Probe im zweiten Thermalisierungsschritt stets Wärme aufnimmt und nicht abgibt. Dies sorgt für eine kalkulierbare Temperaturstabilität in dem Feinklima der Messumgebung.The temperature stability during the first thermalization process is preferably in an interval ΔT 1 of ± 0.5 K. This ensures that the object is supplied to the second thermalization step at a defined temperature. If the temperature T 1 is below the measurement ambient temperature T 2 , this ensures that the sample always absorbs heat in the second thermalization step and does not give off. This ensures calculable temperature stability in the fine climate of the measurement environment.

Nach dem Thermalisierungsschritt T1 schließt sich ein Prüfschritt Q1 an, in welchem überprüft wird, ob die Temperatur des Objekts T0 in dem Intervall [T1 ± ΔT1] liegt. Ist dies nicht der Fall, wird die Probe für eine weitere zu bestimmende Dauer, die auch unter der minimalen Thermalisierungszeit t1 min liegen kann, dem Thermalisierungsschritt T1 zugeführt. Ist die Bedingung erfüllt, wird sie anschließend dem zweiten Thermalisierungsschritt T2 zugeführt.After the thermalization step T1, a test step Q1 follows in which it is checked whether the temperature of the object T 0 is in the interval [T 1 ± ΔT 1 ]. If this is not the case, the sample is for a further duration to be determined, which may also be below the minimum thermalization time t 1 min , Ther malisierungsschritt T1 supplied. If the condition is fulfilled, it is then fed to the second thermalization step T2.

Der zweite Thermalisierungsschritt T2 ist durch eine absolute Temperatur T2, eine Temperaturschwankungsbreite ΔT2 und eine Thermalisierungsdauer t2 min charakterisiert. Die Thermalisierungstemperatur T2 entspricht zugleich der Temperatur der Messumgebung, auf deren Absolutwert es, wie oben ausgeführt, nicht ankommt. Die Schwankungsbreite ΔT2 des Feinklimas in dem Thermalisierungsschritt T2 sowie der Messumgebung liegt bevorzugt in einem Bereich von ±0,1 K und besonders bevorzugt von ±0,05 K. Um eine hinreichende Anpassung des Objektes an die herrschende Temperatur zu gewährleisten, liegt die minimale Thermalisierungsdauer t2 min in einem Intervall von 2 bis 24 Stunden, bevorzugt bei 12 Stunden.The second thermalization step T2 is characterized by an absolute temperature T 2 , a temperature fluctuation width ΔT 2 and a thermalization time t 2 min . The thermalization temperature T 2 at the same time corresponds to the temperature of the measurement environment, the absolute value of which, as stated above, does not arrive. The fluctuation range ΔT 2 of the fine climate in the thermalization step T2 and the measurement environment is preferably in a range of ± 0.1 K and more preferably of ± 0.05 K. In order to ensure a sufficient adaptation of the object to the prevailing temperature, the minimum Thermalization time t 2 min in an interval of 2 to 24 hours, preferably 12 hours.

Nach dem Thermalisierungsschritt T2 wird die Probe einer zweiten Temperaturprüfung in dem Schritt Q2 unterzogen. Wird festgestellt, dass die Temperatur der Probe T0 in dem Intervall [T2 ± ΔT2] liegt, wird die Probe anschließend der Messung M1 zugeführt. Andernfalls wird die Probe für eine zu bestimmende Dauer, die auch unter der minimalen Thermalisierungszeit t2 min liegen kann, nochmals dem Thermalisierungsschritt T2 unterzogen. Bei hinreichend langer Thermalisierungsdauer kann der Prüfschritt Q2 ebenso wie der Prüfschritt Q1 entfallen.After the thermalization step T2, the sample is subjected to a second temperature test in step Q2. If it is determined that the temperature of the sample T 0 is in the interval [T 2 ± ΔT 2 ], then the sample is fed to the measurement M1. Otherwise, the sample is again subjected to the thermalization step T2 for a duration to be determined, which may also be below the minimum thermalization time t 2 min . If the thermalization time is sufficiently long, the test step Q2 as well as the test step Q1 can be omitted.

Anders als in 3 dargestellt, kann die Thermalisierung auch in einem einzelnen Thermalisierungsschritt erfolgen. Hierbei sind als Zielparameter für die Thermalisierung die Absoluttemperatur T2 und die Schwankungsbreite ΔT2 des Feinklimas der Messumgebung anzusetzen. Nachteilig bei dem einstufigen Thermalisierungsprozess ist allerdings, dass der der Messung unmittelbar vorgeschaltete Thermalisierungsschritt nach Möglichkeit ohne räumliche Trennung im Bereich der Messumgebung stattfinden sollte, um eine weitere Quelle für Temperaturschwankungen ausschließen zu können. Dies hat dann wiederum zur Folge, dass die unthermalisierten Proben abhängig von den Umgebungsbedingungen (Außentemperatur) unterschiedliche Energieeinträge in die Messumgebung bringen und somit das Feinklima nur schwer in dem engen Temperaturintervall von ±0,05 K zu halten ist.Unlike in 3 illustrated, the thermalization can also be done in a single thermalization step. The target parameters for the thermalization are the absolute temperature T 2 and the fluctuation range ΔT 2 of the fine climate of the measurement environment. However, a disadvantage of the single-stage thermalization process is that the thermalization step immediately preceding the measurement should, if possible, take place without spatial separation in the area of the measurement environment in order to prevent another source of temperature fluctuations. This in turn means that the under-thermalized samples, depending on the ambient conditions (ambient temperature), bring different energy inputs into the measuring environment and thus it is difficult to keep the fine climate within the narrow temperature interval of ± 0.05 K.

Ferner kann es ebenfalls vorgesehen sein, anstelle von zwei Thermalisierungsschritten drei oder mehr Thermalisierungsschritte vorzunehmen, wobei man von Thermalisierungsschritt zu Thermalisierungsschritt sich an die thermischen Bedingungen der Messumgebung annähert.Further it may also be provided instead of two thermalization steps to perform three or more thermalization steps, one of Thermalization step to thermalization step to the thermal Conditions of the measurement environment approximates.

In 4 eine räumliche Anordnung schematisiert, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Das zu messende Objekt 408 wird zunächst einzeln oder in einer Charge bestimmter Größe durch eine Schleuse 412 in einen abgeschlossenen ersten Thermalisierungsraum 414 eingebracht. In dem Thermalisierungsraum 414 herrschen die zuvor beschriebenen Umgebungsbedingungen, welche durch die Größen T1, ΔT1 beschrieben werden. Zu diesem Zweck ist der erste Thermalisierungsraum 414 klimatisiert. Die Abluft wird mittels einer ersten Klimatisierungseinrichtung (nicht dargestellt) möglichst effizient aus dem ersten Thermalisierungsraum 414 herausgeführt, um selbst bei größeren Energieeinträgen, durch eine Vielzahl von eingebrachten Objekten mit großer Gesamtmasse die geforderte Temperaturkonstanz ΔT1 einzuhalten.In 4 a schematic arrangement in which the inventive method can be performed. The object to be measured 408 is first individually or in a batch of a certain size through a lock 412 in a closed first thermalization room 414 brought in. In the thermalization room 414 prevail the environmental conditions described above, which are described by the sizes T 1 , ΔT 1 . For this purpose, the first thermalization room 414 air-conditioned. The exhaust air is by means of a first air conditioning device (not shown) as efficiently as possible from the first thermalization space 414 led out to comply with the required temperature stability .DELTA.T 1 even with larger energy inputs, by a large number of introduced objects with large total mass.

Nach Verstreichen einer bestimmten Thermalisierungsdauer t1, welche wenigstens der minimalen Thermalisierungsdauer t1 min entspricht, werden das oder die Objekte in einen zweiten, thermisch von dem ersten Thermalisierungsraum 414 getrennten Raumbereich (nachfolgend zweiter Thermalisierungsraum) 416 verbracht. In dem zweiten Thermalisierungsraum 416 herrschen die zuvor beschriebenen thermischen Bedingungen, charakterisiert durch die Parameter T2 und ΔT2. Dieselben Bedingungen herrschen auch in der unmittelbaren Messumgebung 418, in welcher die Messvorrichtung 400 aufgestellt ist. Der zweite Thermalisierungsraum 416 und die Messumgebung 418 sind also nicht thermisch sondern nur funktional getrennt (dargestellt eine gestrichelte Trennlinie). Der zweite Thermalisierungsraum 416 ist eingerichtet, eines oder mehrere zu messende Objekte vorrätig zu lagern und zwar über eine Thermalisierungsdauer t2, welche wenigstens der minimalen Thermalisierungsdauer t2 min entspricht. Die zu messenden Objekte werden zu diesem Zweck vorzugsweise in luftdurchlässigen Regalen oder Schränken (auch in unmittelbarer Nachbarschaft) zu dem Messplatz aufbewahrt. Die thermischen Bedingungen in dem zweiten Thermalisierungsraum 416 bzw. der Messumgebung 418 werden durch eine zweite Klimatisierungseinrichtung (nicht dargestellt) sichergestellt, deren Abluft ebenfalls nach außen geleitet wird.After elapse of a certain thermalization time t 1 , which at least corresponds to the minimum thermalization time t 1 min , the object or objects are in a second, thermally from the first thermalization space 414 separate room area (hereinafter second thermalisation room) 416 spent. In the second thermalization room 416 prevail the thermal conditions described above, characterized by the parameters T 2 and ΔT 2 . The same conditions prevail in the immediate measuring environment 418 in which the measuring device 400 is set up. The second thermalisation room 416 and the measurement environment 418 are therefore not thermally but only functionally separated (shown a dashed dividing line). The second thermalisation room 416 is set up to store one or more objects to be measured in stock, namely over a thermalization time t 2 , which corresponds at least to the minimum thermalization time t 2 min . The objects to be measured are preferably kept for this purpose in air-permeable shelves or cupboards (also in the immediate vicinity) to the measuring station. The thermal conditions in the second thermalisation room 416 or the measurement environment 418 are ensured by a second air conditioning device (not shown), the exhaust air is also passed to the outside.

Ebenfalls in 4 angedeutet ist, dass die Beleuchtungseinheit 402 thermisch von der Messumgebung 418 entkoppelt ist. Ein separater Raumbereich 420 ist hierfür vorgesehen, welcher unter anderem durch das oben beschriebene Fenster 406 von der Messumgebung 418 getrennt ist. Der Beleuchtungsraum 420 ist ferner mit einer eigenen Klimatisierungseinrichtung versehen, deren Abluft nach außen geführt wird. Das Herausführen der Abluft geschieht dabei nach Möglichkeit isoliert, d. h. weiträumig an dem zu prüfenden Objekt und den Lagerplätzen vorbeigeleitet und/oder mit entsprechenden Isolationsmaßnahmen.Also in 4 implied that the lighting unit 402 thermally from the measurement environment 418 is decoupled. A separate room area 420 is provided for this, which inter alia by the window described above 406 from the measurement environment 418 is disconnected. The lighting room 420 is further provided with its own air conditioning, the exhaust air is led to the outside. The lead out of the exhaust air is done as far as possible isolated, ie far-flung past the object to be tested and the storage bins and / or with appropriate insulation measures.

Dasselbe gilt für Abwärme, welche durch jedwede (nicht dargestellte) Automaten, beispielsweise ein Transfersystem für den Transfer des oder der Objekte aus einem Raum/Raumbereich in den nächsten oder eine Positioniereinheit zum Positionieren des Objektes in der Messvorrichtung 400.The same applies to waste heat generated by any machine (not shown), for example a transfer system for the transfer of the object or objects from one room / room area to the next or a positioning unit for positioning the object in the measuring device 400 ,

Zur Einhaltung der mittels der Klimatisierungseinrichtung einzustellenden thermischen Bedingungen ist es schließlich vorteilhaft, wenn die Anzahl der insbesondere in der Messumgebung befindlichen Personen in dem Prozessablauf festgeschrieben ist. Nach Möglichkeit sollten sich nicht mehr als eine Person in der Messumgebung bzw. dem zweiten Thermalisierungsraum aufhalten und günstigstenfalls sollte während der Messung gar keine Person in diesem Raum bzw. Raumbereich anzutreffen sein.to Compliance with the set by the air conditioning device After all, it is advantageous if the thermal conditions prevail Number of persons in particular in the measuring environment in is committed to the process flow. If possible, should not more than one person in the measuring environment or the second thermalisation room stop and at best should while no person can be found in the room or room area be.

200200
Messvorrichtungmeasuring device
202202
Lichtquelle/BeleuchtungseinheitLight source / lighting unit
204204
Polarisatorpolarizer
206206
thermisch isolierendes Fensterthermal insulating window
208208
Objektobject
210210
Objekthalterobject holder
212212
λ/4-Platteλ / 4 plate
214214
Polarisationsfilter, AnalysatorPolarizing filter, analyzer
216216
telezentrische Optiktelecentric optics
218218
Detektordetector
400400
Messvorrichtungmeasuring device
402402
Beleuchtungseinheitlighting unit
406406
Fensterwindow
408408
Objektobject
412412
Schleuselock
414414
erster Thermalisierungsraumfirst Thermalisierungsraum
416416
zweiter Thermalisierungsraumsecond Thermalisierungsraum
418418
Messumgebungmeasurement environment
420420
Beleuchtungsraumlighting space

Claims (15)

Verfahren zur Bestimmung von Materialspannungen in hochhomogenen optischen Materialien mittels Messung der Spannungsdoppelbrechung mit den Schritten: – Positionieren eines zu messenden Objekts (208, 408) bestehend aus dem hochhomogenen optischen Material in einer Messvorrichtung (200, 400) – Erzeugen von linear polarisiertem Licht mittels einer Lichtquelle (202) – Führen des linear polarisierten Lichts durch das Objekt (268, 408) – Bestimmen einer durch eine Materialspannung in dem Objekt (208, 408) verursachten Abweichung der Polarisation (Polarisationswinkel) des aus dem Objekt (208, 408) austretenden Lichtes gegenüber dem in das Objekt (208, 408) eingestrahlten Licht dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (208, 408) vor der Messung thermisch an die Umgebungstemperatur der Messvorrichtung (200, 400) angepasst wird, bis der Temperaturunterschied zwischen dem Objekt (208, 408) und der Messumgebung (418) höchstens ±0,1 K beträgt.Method for determining material tensions in highly homogeneous optical materials by measuring stress birefringence, comprising the steps of: - positioning an object to be measured ( 208 . 408 ) consisting of the highly homogeneous optical material in a measuring device ( 200. . 400 ) - generating linearly polarized light by means of a light source ( 202 ) - passing the linearly polarized light through the object ( 268 . 408 ) - determining a by a material tension in the object ( 208 . 408 ) caused deviation of the polarization (polarization angle) of the object ( 208 . 408 ) exiting light in relation to the object ( 208 . 408 ) radiated light characterized in that the object ( 208 . 408 ) thermally to the ambient temperature of the measuring device before the measurement ( 200. . 400 ) is adjusted until the temperature difference between the object ( 208 . 408 ) and the measurement environment ( 418 ) is at most ± 0,1 K. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung der Polarisation mittels einer λ/4-Platte (212) und eines linearen Polarisationsfilters (Analysator) (214) bestimmt wird.A method according to claim 1, characterized in that the deviation of the polarization by means of a λ / 4-plate ( 212 ) and a linear polarizing filter (analyzer) ( 214 ) is determined. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Spannungsdoppelbrechung unter Einsatz eines ortsauflösenden Detektors (218) flächig erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement of stress birefringence using a spatially resolving detector ( 218 ) is flat. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Spannungsdoppelbrechung unter Einsatz einer zwischen das Objekt (208, 408) und den Detektor (218) eingeschalteten telezentrischen Optik (216) erfolgt.A method according to claim 3, characterized in that the measurement of stress birefringence using a between the object ( 208 . 408 ) and the detector ( 218 ) switched on telecentri optical appearance ( 216 ) he follows. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Spannungsdoppelbrechung mit einer Empfindlichkeit von wenigsten ±0,1 nm/cm erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the measurement of stress birefringence with a sensitivity of at least ± 0.1 nm / cm takes place. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (202) mittels eines thermisch isolierenden Fensters (206) thermisch von dem Objekt (208, 408) entkoppelt ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the light source ( 202 ) by means of a thermally insulating window ( 206 ) thermally from the object ( 208 . 408 ) is decoupled. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Anpassen des Objekts (208, 408) wenigstens über eine vorbestimmte, minimale Anpassungsdauer erfolgt, die in Abhängigkeit von dem Produkt aus der Wärmeleitfähigkeit λ und der spezifischen Wärmekapazität cp des optischen Materials ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal adaptation of the object ( 208 . 408 ) takes place at least over a predetermined, minimum adaptation period, which is determined as a function of the product of the thermal conductivity λ and the specific heat capacity c p of the optical material. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Anpassen des Objekts (208, 408) in einem ersten Schritt in einem thermisch von der Messumgebung (418) getrennten Raum oder Raumbereich (420) und in einem zweiten Schritt in der Messumgebung (418) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal adaptation of the object ( 208 . 408 ) in a first step in a thermally of the measuring environment ( 418 ) separate room or room area ( 420 ) and in a second step in the measurement environment ( 418 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der getrennten Raum oder Raumbereich (420) eine Temperaturkonstanz von ≤ ±0,5 K aufweist.Method according to claim 8, characterized in that the separate room or room area ( 420 ) has a temperature stability of ≤ ± 0.5 K. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Anpassen im ersten Schritt auf einen Temperaturunterschied von höchstens ±2,0 K zu der Messumgebung (418) erfolgt.A method according to claim 8 or 9, characterized in that the thermal adjustment in the first step to a temperature difference of at most ± 2.0 K to the measurement environment ( 418 ) he follows. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messumgebung (418) eine Temperaturkonstanz von ≤ ±0,05°K aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring environment ( 418 ) has a temperature stability of ≤ ± 0.05 ° K. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionieren des Objekts (208, 408) unter Vermeidung von Wärmeeinkopplung oder -auskopplung erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the positioning of the object ( 208 . 408 ) while avoiding heat coupling or extraction. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionieren des Objekts (208, 408) unter Einsatz eines Greifwerkzeugs erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the positioning of the object ( 208 . 408 ) using a gripping tool. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionieren des Objekts (208, 408) automatisiert erfolgt.Method according to claim 13, characterized in that the positioning of the object ( 208 . 408 ) is automated. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor jeder Messung der Spannungsdoppelbrechung an einem Objekt (208, 408) eine Kalibrierungsmessung ohne Objekt durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that before each measurement of stress birefringence on an object ( 208 . 408 ) a calibration measurement is performed without an object.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011157815A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 Agc Glass Europe Analysis of quench marks
DE102011121118B3 (en) * 2011-12-14 2013-06-13 Westsächsische Hochschule Zwickau Method for in-situ detection of e.g. tears of adhesive bond, involves detecting alteration of polarization state of light, and determining amount of mechanical stress or strain based on stress-optical or interferometric measurement
DE102012205311A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-02 Anton Paar Gmbh Optical device, in particular polarimeter, for detecting inhomogeneities in a sample

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3512851A1 (en) * 1984-04-19 1985-10-31 Saint-Gobain Recherche, Aubervilliers METHOD AND DEVICE FOR MEASURING TENSIONS IN FLOAT GLASS
JPH05306133A (en) * 1992-04-30 1993-11-19 Hoya Corp Stress relieving method for glass body and device therefor
DE19819670A1 (en) * 1998-05-02 1998-11-26 Thueringisches Inst Textil Measuring high phase differences in samples
DE19953528A1 (en) * 1999-11-05 2001-05-10 Schott Rohrglas Gmbh Automatically measuring birefringence of transparent bodies e.g. glass, comprises radiating the sample with a polarized light beam
DE10227345A1 (en) * 2002-06-19 2004-01-15 Schott Glas Method for the determination of local structures in optical crystals

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3512851A1 (en) * 1984-04-19 1985-10-31 Saint-Gobain Recherche, Aubervilliers METHOD AND DEVICE FOR MEASURING TENSIONS IN FLOAT GLASS
JPH05306133A (en) * 1992-04-30 1993-11-19 Hoya Corp Stress relieving method for glass body and device therefor
DE19819670A1 (en) * 1998-05-02 1998-11-26 Thueringisches Inst Textil Measuring high phase differences in samples
DE19953528A1 (en) * 1999-11-05 2001-05-10 Schott Rohrglas Gmbh Automatically measuring birefringence of transparent bodies e.g. glass, comprises radiating the sample with a polarized light beam
DE10227345A1 (en) * 2002-06-19 2004-01-15 Schott Glas Method for the determination of local structures in optical crystals

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 05-306 133 A (mit PAJ u. Online-Übersetzung)
JP 05306133 A in: Patent Abstracts of Japan (Online-Übersetzung) *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011157815A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 Agc Glass Europe Analysis of quench marks
BE1019378A3 (en) * 2010-06-17 2012-06-05 Agc Glass Europe ANALYSIS OF DRYING BRANDS.
DE102011121118B3 (en) * 2011-12-14 2013-06-13 Westsächsische Hochschule Zwickau Method for in-situ detection of e.g. tears of adhesive bond, involves detecting alteration of polarization state of light, and determining amount of mechanical stress or strain based on stress-optical or interferometric measurement
DE102012205311A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-02 Anton Paar Gmbh Optical device, in particular polarimeter, for detecting inhomogeneities in a sample
DE102012205311B4 (en) * 2012-03-30 2013-10-17 Anton Paar Gmbh Optical device, in particular polarimeter, for detecting inhomogeneities in a sample
US9448161B2 (en) 2012-03-30 2016-09-20 Anton Paar Gmbh Optical device, particularly a polarimeter, for detecting inhomogeneities in a sample

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