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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen des Reflexionsvermögens einer Probe und eine Anbauvorrichtung bzw. ein Zubehörteil zur Verwendung bei einem Spektrometer zum Messen des Reflexionsvermögens einer Probe.
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Die genaue Messung des Reflexionsvermögens über einen Bereich von Wellenlängen von Ultraviolett bis zum nahen Infrarot und über einen Bereich von Einfallswinkeln ist eine Voraussetzung für die Konstruktion und Herstellung einer Vielfalt von modernen optischen Komponenten.
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Bei Spektrometern sind die Lichtquelle und der Lichtdetektor gewöhnlich in ihrer Position festgelegt. Die Reflexionsvermögensvorrichtung lenkt den Lichtstrahl auf eine interessierende Probe und richtet das reflektierte Licht auf den Detektor. Dies beinhaltet die Verwendung einer Anzahl von Spiegeln, die den Lichtstrahl umlenken und erneut fokussieren, um Änderungen der Länge des Weges zwischen der Lichtquelle und dem Detektor zu ermöglichen. Die Spiegel sind gewöhnlich in ihrer Position fest und/oder beweglich. Der Bedarf an einer Vielzahl von Spiegeln macht eine solche Vorrichtung komplex. Überdies verschlechtern sich die Spiegel gewöhnlich durch die Handhabung und die Einwirkung der Atmosphäre, was die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung fortschreitend verschlechtert.
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Das Messen des absoluten Reflexionsvermögens als Funktion des Einfallswinkels des Lichtstrahls vermeidet den Bedarf an mehreren Spiegeln, erfordert jedoch beträchtlich komplexere optische Anordnungen als herkömmliche Spektrometer. Das Prinzip erfordert, dass zwei Messungen durchgeführt werden, das heißt eine erste Referenzmessung ahne die Probe und eine zweite Messung, die das Reflexionsvermögen der Probe bestimmt.
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Eine geeignete Anordnung beinhaltet das Umschalten zwischen der Referenz- und der Probenmesskonfiguration durch automatisches Drehen eines Spiegels und Verschieben der Detektoranordnung. Der Spiegel dreht sich, um den Lichtstrahl auf die Probe zu richten, deren Reflexionsvermögen gemessen werden soll. Gleichzeitig wird die Detektoranordnung verschoben, um dieselbe Beziehung zum von der Lichtquelle stammenden Eingangsstrahl beizubehalten. Die Gesamtlänge des optischen Weges bleibt gleich, so dass das Verhältnis der zwei Messungen das Reflexionsvermögen der Probe bereitstellt. Eine neue Referenzmessung ist für jeden neuen Einfallswinkel sowie jeden unterschiedlichen Polarisationswinkel erforderlich.
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Detektoren mit einer gleichmäßigen Empfindlichkeit über ihre Oberfläche sind bei einer solchen Vorrichtung erforderlich. Detektoren, die keine gleichmäßige Empfindlichkeit aufweisen, erfordern Kompensationsmaßnahmen wie z. B. die Verwendung eines Scrambler-Hohllichtleiters, um die Empfindlichkeit der Vorrichtung gegenüber einer Fehlausrichtung des Lichtstrahls zu verringern. Überdies sind die meisten Detektoren auf einen speziellen Bereich von Lichtwellenlängen begrenzt. Um einen breiten Bereich von Wellenlängen abzudecken, ist es folglich erforderlich, mehrere Detektoren zu verwenden, wobei jeder Detektor einen Teil des gewünschten Wellenlängenbereichs bedient. Dies erhöht die Komplexität der Vorrichtung beträchtlich, da Mittel zum Umschalten zwischen den Detektoren in Form einer mechanischen Bewegung jedes Detektors oder einer mechanischen Bewegung einer optischen Komponente zum Verschieben des Lichtstrahls vorgesehen werden müssen. Diese Arten von Mechanismen fingen ausnahmslos Masse und Komplexität zur Vorrichtung hinzu.
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Andere Anordnungen beinhalten eine Integralsphäre (Ulbricht-Kugel) zum Streuen des Lichtstrahls und Verringern der Empfindlichkeit gegen eine Fehlausrichtung des Lichtstrahls und/oder einer ungleichmäßigen Empfindlichkeit des verwendeten Detektors. Eine Ulbricht-Kugel kann mehrere Detektoren aufnehmen und erfordert keine mechanischen Änderungen zwischen Wellenlängenbereichen. Die Anwendung von Ulbricht-Kugeln ist jedoch auf beschränkte Wellenlängenbereiche begrenzt und verringert die Signalpegel signifikant.
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Andere Probleme bei einer Vorrichtung zum Messen des absoluten Reflexionsvermögens umfassen, dass jedes Reflexionsvermögen zumindest teilweise den reflektierten Strahl polarisiert. Die Stärke der Polarisation hängt von der Art der Probe und vom Einfallswinkel ab. Um das Reflexionsvermögen einer Probe genau zu messen, ist es folglich erforderlich, sowohl die Intensität als auch die Polarisation des reflektierten Lichts zu messen.
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Folglich wird erkannt, dass die Palette von kommerziellen Spektrometervorrichtungen und derzeit erhältlichen Anbauvorrichtungen bzw. Zubehörteilen verschiedenen Beschränkungen unterliegen.
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Die vorstehende Erörterung des Hintergrundes zur Erfindung ist enthalten, um den Zusammenhang der Erfindung zu erläutern. Dies soll nicht als Anerkenntnis aufgefasst werden, dass irgendetwas des angeführten Materials zum Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht, bekannt oder ein Teil der üblichen allgemeinen Kenntnis in Australien war.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine relativ einfache Spektrometervorrichtung und eine Anbauvorrichtung bzw. ein Zubehörteil bereitzustellen, die eine verbesserte Genauigkeit und Effizienz vorsehen, indem zumindest eine der vorstehend erwähnten Beschränkungen angegangen wird.
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Die Erfindung ist im Anspruch 1 bzw. 3 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Gemäß Anspruch 1 ist eine Vorrichtung zum Messen des Reflexionsvermögens einer Probe bereitgestellt, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Lichtquelle zum Ausstrahlen eines Lichtstrahls unter einem Einfallswinkel auf eine Oberfläche einer Probe;
ein Polarisationsfilter mit einem optischen Gitter, insbesondere einem Strich- oder Drahtgitter, das vorzugsweise die Notwendigkeit eines Kollimators für den einfallenden Lichtstrahls vermeidet;
einen Probenhalter zum Halten bzw. Montieren der Probe; und
einen Detektor zum Detektieren des Lichtstrahls, der an der Oberfläche der Probe spiegelnd reflektiert wird;
wobei der Probenhalter und der Detektor für eine Relativbewegung montiert sind, so dass die Lichtquelle, der Detektor und der Probenhalter relativ positionierbar sind, damit eine spiegelreflektierte Komponente eines übertragenen Lichtstrahls unter verschiedenen Einfallswinkeln des Lichtstrahls detektiert wird oder erfassbar ist. Gemäß Anspruch 3 ist eine Anbauvorrichtung bzw. ein Zubehörteil zur Verwendung bei einem Spektrometer vorgesehen, wobei die Lichtquelle eine Komponente des Spektrometers und nicht des Zubehörteils ist. Folglich stellt die vorliegende Erfindung eine Anbau- bzw. Zubehörvorrichtung für ein Spektrometer zum Messen des Reflexionsvermögens einer Probe bereit, wobei die Vorrichtung aufweist:
ein Polarisationsfilter mit einem optischen Gitter, vorzugsweise einem Strich- oder Drahtgitter, um vorzugsweise die Notwendigkeit eines Kollimators zum Kollimieren des von einer Lichtquelle emittierten und auf die Probe einfallenden Lichtstrahls zu eliminieren;
einen Probenhalter zum Halten oder Montieren der Probe, wobei der Lichtstrahl unter einem Einfallswinkel auf die Oberfläche der Probe eingestrahlt wird; und
einen Detektor zum Erfassen oder Detektieren des Lichtstrahls, der an einer Oberfläche der Probe spiegelnd reflektiert wird;
wobei der Probenhalter und der Detektor für eine relative Bewegung montiert sind, so dass die Lichtquelle, der Detektor und der Probenhalter relativ positionierbar sind, damit eine spiegelreflektierte Komponente des eingestrahlten Lichtstrahls unter verschiedenen Einfallswinkeln des Lichtstrahls detektiert wird oder erfassbar ist.
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Wenn hierin auf Reflexionsvermögen Bezug genommen wird, so ist der Reflexionsgrad oder die Reflektivität an einer Oberfläche gemeint, wobei das Intensitäts- oder Leistungsverhältnis des (spiegelnd) reflektierten Strahls zum einfallenden Strahl betrachtet wird.
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Sowohl die Messvorrichtung als auch die Anbauvorrichtung sind vorzugsweise so ausgelegt, dass im Strahlengang des Lichtstrahls ausgehend vom Spektrometer oder der Lichtquelle kein Kollimator zum Kollimieren des Lichtstrahls erforderlich ist, also kollimator-frei ist. Dadurch wird die mit dem Kollimator verbundene Intensitätsabschwächung vermieden.
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Die Lichtquelle kann eine monochromatische abstimmbare oder nichtabstimmbare Lichtquelle sein. Beispielsweise ein Laser oder eine Laserdiode, die eine feste Wellenlänge oder eine abstimmbare Wellenlänge haben. Alternativ kann die Lichtquelle eine mit breitem Wellenbereich abstrahlende Lichtquelle sein, wobei deren abgestrahltes Licht durch einen Spektrometer geleitet und aus diesem ein Lichtstrahl mit veränderbarer Wellenlänge (oder schmalem veränderbarem Wellenlängenbereich) in Richtung Oberfläche der zu untersuchenden Probe abgestrahlt wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen sowohl die Messvorrichtung als auch die Anbauvorrichtung eine Verstellvorrichtung auf, mit der entweder
- – die Lichtquelle und der Probenhalter,
- – die Lichtquelle und die Detektoranordnung,
- – der Probenhalter und die Detektoranordnung oder
- – die Lichtquelle, der Probenhalter und die Detektoranordnung
derart zueinander verstellbar sind, dass bei Änderung des Einfallswinkels des Lichtstrahls auf der Probe mechanisch und/oder automatisch der Ausfallwinkel des reflektierten Lichtstrahls an den Einfallswinkel angepasst wird. Dadurch ist es möglich, bei Veränderung des Einfallswinkels – zumindest in einem vorgegebenen Bereich des Einfallswinkels – den Einfallswinkel zu verändern und ohne manuelle mechanische Anpassung des Ausfallwinkels bei verändertem Einfallswinkel den entsprechend reflektierten Lichtstrahl mit der Detektoranordnung zu erfassen und messen. Vorzugsweise so, dass der Einfallswinkel gleich dem Ausfallwinkel ist. Bei einem Einfallswinkel α zur Oberflächennormalen der zu messenden Probe ist der Ausfallwinkel ebenfalls α zur Oberflächennormalen der Probe. Der Winkel zwischen dem einfallenden und dem reflektierten Strahl beträgt somit 2 × α. Vorteilhaft weist die Verstellvorrichtung eine mechanische Kopplung auf, die bei einer Änderung des Einfallswinkels das Verhältnis zwischen einfallendem und reflektiertem Strahl beibehält.
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Vorzugsweise weist das Polarisationsfilter ein Polarisatorplatten-Paar auf, wobei jede Polarisatorplatte eine Gitteranordnung (z. B. eine Draht- oder Strichanordnung) aufweist, wobei die Polarisatorplatten einander zugewandt und mit einem dazwischen liegenden Luftspalt angeordnet sind, wobei die Gitteranordnungen parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Das Polarisationsfilter kann einen Kontrast von mehr als 500 bei 255 nm bereitstellen.
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Das Polarisationsfilter hat vorzugsweise eine Dicke von 2 bis 5 mm. Bei einer speziellen Ausführungsform hat das Polarisationsfilter eine Dicke von 2,2 mm.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Detektoranordnung einen Infrarot-durchlässigen (IR transmittierenden) Detektor und einen Infrarotdetektor auf. Der Infrarotdetektor ist vorzugsweise ein Photodetektor (z. B. Photovoltaikdetektor). Der Photodetektor kann ein Indiumgalliumarsenid-(InGaAs)Detektor sein.
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Bei einer bevorzugten Form der Erfindung umfasst die Detektoranordnung einen Siliziumdetektor, der über einem Indiumgalliumarsenid-(InGaAs)Detektor angeordnet bzw. montiert ist. Der Siliziumdetektor kann ungefähr 5 Quadratmillimeter sein. Der Indiumgalliumarsenid-(InGaAs)Detektor kann einen Durchmesser von ungefähr 3 mm aufweisen.
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Die Zubehörvorrichtung kann ferner eine optische Komponente zum Fokussieren des an der Oberfläche der Probe (spiegel-)reflektierten Lichtstrahls auf die Detektoranordnung umfassen.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der an der Oberfläche der Probe (spiegel-)reflektierte Lichtstrahl auf den Indiumgalliumarsenid-(InGaAs)Detektor fokussiert.
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Die optische Komponente umfasst wahlweise einen Toroidspiegel, einen Parabolspiegel oder einen Ellipsoidspiegel.
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Bei einer Form der Vorrichtung sind die Lichtquelle, der Detektor und der Probenhalter entsprechend relativ positionierbar, damit eine spiegelreflektierte Komponente eines übertragenen Lichtstrahls unter verschiedenen Einfallswinkeln des Lichtstrahls detektiert wird, und wobei entsprechende relative Positionen der Lichtquelle, der Probenoberfläche und des Detektors derart eingeschränkt sind, dass der Detektor durch die Einschränkung zum Detektieren der spiegelreflektierten Komponente des Lichtstrahls unter einem Reflexionswinkel angeordnet ist, der gleich dem Einfallswinkel des Lichtstrahls auf der Probenoberfläche ist, und wobei der Detektor für die Bewegung entlang eines Bogens um die Achse und der Probenhalter und der Detektor wirksam so verbunden sind, vorzugsweise mittels der oben angegebenen Verstelleinrichtung, dass beispielsweise die Bewegung bzw. das Schwenken des Probenhalters um einen Winkel den Detektor automatisch um den doppelten Winkel schwenkt.
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Für ein besseres Verständnis der Erfindung und zum Zeigen, wie dieselbe durchgeführt werden kann, wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel derselben nur als nicht begrenzendes Beispiel mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
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Es ist zweckmäßig, nachstehend die Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Figuren genauer zu beschreiben, die das Verständnis des Verfahrens gemäß dieser Erfindung erleichtern.
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1a ist ein Diagramm, das die Zubehörvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Referenz- bzw. Kalibrierungsposition zeigt.
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1b ist die Zubehörvorrichtung von 1a in einer Messposition.
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2 ist ein Diagramm, das die Zubehörvorrichtung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel-Polarisationsfilter zur Verwendung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 1a und 1b zeigen eine Vorrichtung 10 zum Messen des Reflexionsvermögens einer Probe 22 mit einer Lichtquelle 12 zum Aussenden bzw. Ausstrahlen eines Lichtstrahls auf die Oberfläche der Probe (1b vgl. auch 2) unter einem Einfallswinkel und einer Detektoranordnung 14 zum Detektieren des Lichtstrahls, der an der Oberfläche der Probe spiegelreflektiert wird. Die Lichtquelle 12 beleuchtet ein Spektrometer 16, das den Lichtstrahl zerlegt und eine begrenzte Bandbreite für die Übergabe an die Probe auswählt. Der durch das Spektrometer wellenlängenbegrenzte Lichtstrahl 18 tritt durch einen Polarisator 20 hindurch. Bei der in 1a gezeigten Referenz- bzw. Kalibrierposition verläuft der Lichtstrahl 18 direkt vom Spektrometer 16 zur Detektoranordnung 14 über das Polarisationsfilter 20, um eine Referenz- bzw. Kalibriermessung zum Kalibrieren der Detektoranordnung und der Vorrichtung vorzusehen. Vorzugsweise wird dabei ein Referenzwert für die Idealbedingung der verlustfreien Reflexion aufgenommen, der dann bei der Messung der reflektieren Intensität (vgl. Anordnung in 1b) zur Berechnung des Reflexionskoeffizienten bzw. des Reflexionsvermögens herangezogen wird.
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1b zeigt die Vorrichtung von 1a in der Messposition. Dabei ist eine Probe 22 unter einem Winkel ”α” zum vom Spektrometer ausgesendeten Lichtstrahl 18 positioniert. Der Winkel ”α” stellt den Winkel zwischen dem Einfallswinkel und der Normalen zur Oberfläche der Probe 22 dar. Die Detektoranordnung 14 ist zum Einfangen des reflektierten Lichtstrahls positioniert, wobei der reflektierte Lichtstrahl an der Oberfläche der Probe bezüglich des einfallenden Lichtstrahls unter einem Winkel (spiegelnd) reflektiert wird, der gleich zweimal der Winkel ”α” ist, das heißt gleich dem Winkel ”2α”. Der tatsächliche Probenreflexionsvermögenswert wird rechnerisch gebildet aus dem Messwert, der in der Anordnung von 1b ermittelt wird, dividiert durch den Messwert, der in der Anordnung von 1a ermittelt wird (Referenzmessung – s. o.).
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Der Winkel ”α” und ”2α”, der für die Probe
22 und die Detektoranordnung
14 festgelegt ist, kann manuell durch Auswahl aus einem Satz von vorbestimmten kinematischen Stellen auf einer Platte festgelegt werden. Alternativ kann die relative Position der Probe
22 und der Detektoranordnung
14 unter Verwendung einer Verstelleinrichtung festgelegt werden, beispielsweise durch eine Verstellvorrichtung, die eine Paar von konzentrischen, durch einen Computer gesteuerten Motoren, oder einen einzelnen Motor und ein Paar Zahnräder aufweist, wie in der internationalen Anmeldung
WO 2002/082062 A (
PCT/AU2002/00385 ) für den vorliegenden Anmelder beschrieben, deren Offenbarung hiermit in die Lehre der Anmeldung eingeschlossen ist.
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Wie in 3 dargestellt, vermeidet ein Polarisationsfilter 20, das zwischen der Lichtquelle 12 und der Detektoranordnung angeordnet ist, die Notwendigkeit, die Polarisation des reflektierten Lichtstrahls zu messen. Das Polarisationsfilter 20 ist ein maßgefertigt konstruierter Polarisator mit einem Aluminiumdrahtgitter 30, das auf einem planaren Substrat 32, z. B. einem Siliziumdioxidsubstrat, angebracht ist. Der Polarisator 20 besteht aus einem Paar von Polarisatorplatten 34 mit jeweils einer Drahtanordnung oder einem Gitter 30. Die Polarisatorplatten 34 sind einander zugewandt mit einem Luftspalt 36 zwischen ihnen gehalten und derart ausgerichtet, dass die Drahtanordnungen 30 parallel angeordnet sind. Ein solches Paar von Drahtgitter-Polarisatorplatten kann einen Kontrast oberhalb 500 bei 255 nm ergeben. Dieser Kontrast ist jenem eines einzelnen Polarisationsfilters stark überlegen.
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Der maßgefertigte Drahtgitterpolarisator 20 liefert eine Anzahl von Vorteilen, die zu einer kompakteren Vorrichtung führen. Insbesondere ist der Drahtgitterpolarisator 20 signifikant dünner als Polarisatoren, die bei ähnlichen Vorrichtungen verwendet werden, mit einer Dicke von nur ungefähr 2,2 mm. Jede Polarisatorplatte 34 weist eine Dicke von ungefähr 1 mm +/– 0,1 mm auf und der Luftspalt 36 zwischen den Polarisatorplatten beträgt 0,2 mm. Folglich nimmt der Polarisator 20 viel weniger Raum ein als herkömmliche Polarisatoren mit hohem Kontrast. Ferner hat der maßgefertigte Polarisator 20 keine Anforderung bzgl. der Kollimierung des einfallenden Lichtstrahls und keine Beschränkungen hinsichtlich des Einfallswinkels.
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Die Verwendung des maßgefertigten Drahtgitterpolarisators 20 versieht die Vorrichtung bzw. das Vorrichtungszubehörteil mit einer zehnfachen Erhöhung der Geschwindigkeit jeder Messung. Überdies ermöglicht er Messungen des reflektierten Lichts mit Wellenlängen bis hinab zu 250 nm, was herkömmliche Polarisatoren mit hohem Kontrast nicht ohne Einschränkung der Einfallswinkel durchführen können, während ein guter Polarisationskontrast beibehalten wird.
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Die Detektoranordnung 14 weist einen Infrarot durchlassenden Detektor in Kombination mit einem Infrarotdetektor auf. Der Infrarotdetektor ist ein Photodetektor (z. B. Photovoltaikdetektor). Photodetektoren, die aus Materialien wie z. B. Silizium (Si), Germanium (Ge) oder Indiumgalliumarsenid (InGaAs) hergestellt sind, sind aufgrund ihres Herstellungsprozesses ausreichend gleichmäßig, was sie für den direkten Einfang eines Lichtstrahls geeignet macht. Ein Siliziumdetektor deckt einen Wellenlängenbereich beginnend bei weniger als 200 nm bis ungefähr 1100 nm ab. Ein InGaAs-Detektor deckt verschiedene Bereiche in Abhängigkeit vom zum Herstellen des Detektors verwendeten Verhältnis von Indium zu Gallium im Bereich von 800 nm bis zu einer Wellenlängengrenze zwischen 1700 nm und 2500 nm ab.
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Folglich ist es für Anwendungen, die die Messung des Reflexionsvermögens von Materialien beinhalten, die Solarstrahlung standhalten sollen, oder für Solarenergieanwendungen, um einen ausreichenden Wellenlängenbereich abzudecken, d. h. Wellenlängen im Bereich von 250 nm bis 2500 nm, im Allgemeinen erforderlich, mehrere Detektoren zu verwenden. Dies erhöht die Komplexität der Vorrichtung beträchtlich, da Mittel zum Umschalten zwischen den Detektoren in Form einer mechanischen Bewegung jedes Detektors oder einer mechanischen Bewegung einer optischen Komponente zum Verschieben des Lichtstrahls bereitgestellt werden müssen. Diese Arten von Mechanismen fügen ausnahmslos Masse und Komplexität zur Vorrichtung hinzu.
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Folglich wurde eine maßgefertigte Detektoranordnung 14 entwickelt, die effektiv zwei Detektoren in einer Einkapselung kombiniert, wodurch ermöglicht wird, dass ein breites Spektrum von Wellenlängen abgedeckt wird, ohne eine mechanische Verschiebung der Detektoren oder des Lichtstrahls zu erfordern. Innerhalb der Einkapselung ist ein erster Siliziumdetektor auf einem zweiten Infrarotdetektor angebracht. Beim Betrieb wird Licht mit Wellenlängen von ungefähr 200 nm bis 1100 nm durch den Siliziumdetektor unter Erzeugung eines elektrischen Signals absorbiert. Für Licht mit Wellenlängen oberhalb 1100 nm wird der erste Siliziumdetektor transparent und der Lichtstrahl tritt zum zweiten Detektor darunter hindurch, der den Lichtstrahl unter Erzeugung seines elektrischen Signals absorbiert.
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Die Detektoranordnung 14 besteht aus einem Siliziumdetektor mit 5 Quadratmillimeter, der über einem InGaAs-Detektor mit einem Durchmesser von 3 mm angeordnet ist. Die zwei Detektoren sind zusammen mit einem Peltier-Kühler und einem Thermistor zum Kühlen und Stabilisieren der Detektoren eingekapselt. Diese maßgefertigte Detektoranordnung 14 stellt die Leistungsfähigkeit für eine Anbau- bzw. Zubehörvorrichtungskonstruktion bereit, die einfach und kompakt ist, während einheitliche Detektoren beibehalten werden.
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Alternative Detektoranordnungen, die ähnliche Eigenschaften zur bevorzugten Anordnung aufweisen, umfassen Germanium-Indiumgalliumarsenid-(Ge/InGaAs)Detektoren. Obwohl Kombinationen, die Bleisulfiddetektoren (PbS), wie z. B. Silizium-Bleisulfid-(Si/PbS)Detektoren umfassen, ähnliche Übergangseigenschaften aufweisen, werden sie nicht als für diese Anwendung geeignet erachtet, da die Bleisulfiddetektoren einen Herstellungsprozess verwenden, der keinen Detektor mit einer ausreichend gleichmäßigen Empfindlichkeit über seine Oberfläche ergibt.
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Mit Bezug nun auf 2 kann die Detektoranordnung 14 eine optische Komponente wie z. B. einen Spiegel oder eine Linse 24 umfassen, um den Lichtstrahl, der an der Oberfläche der Probe 22 (spiegelnd) reflektiert wird, auf die Detektoranordnung zu fokussieren. Vorzugsweise wird der reflektierte Lichtstrahl auf den Indiumgalliumarsenid-(InGaAs)Detektor fokussiert, über dem der Siliziumdetektor montiert ist, um eine reduzierte Abbildung des reflektierten Strahls auf diesem zu bilden. Eine Linse oder ein Spiegel kann für diesen Zweck verwendet werden. Ein Toroid- oder Ellipsoidspiegel wurde als für diese Anwendung besonders geeignet festgestellt. Wie dargestellt, bilden bei diesem Beispiel die Detektorkomponenten InGaAs-Detektor und der darunterliegende Si-Detektor den Photodetektor 26 aus, der auf einer Kühlanordnung 28 angeordnet ist. Die Kühlanordnung kann zur thermischen Stabilisierung ein Peltierelement aufweisen.
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Das Fokussieren des reflektierten Lichtstrahls auf die Detektoranordnung auf diese Weise ermöglicht, dass ein kleinerer Detektor verwendet wird, und kleinere Detektoren bieten einen verbesserten Rauschabstand. Die Verwendung einer optischen Komponente, um den reflektierten Lichtstrahl erneut zu fokussieren, verringert dadurch die Empfindlichkeit der Vorrichtung gegen eine Fehlausrichtung des Drehwinkels der Detektoranordnung 14 und auch gegen den Zustand der Oberfläche der Probe 22.
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Wenn die Begriffe ”umfassen”, ”umfasst”, ”bestehend aus” oder ”umfassend” in dieser Patentbeschreibung (einschließlich der Ansprüche) verwendet werden, sollen sie als die Anwesenheit von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten oder Komponenten, auf die verwiesen wird, spezifizierend interpretiert werden, aber nicht die Anwesenheit von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Komponenten oder einer Gruppe davon ausschließen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2002/082062 A [0035]
- AU 2002/00385 [0035]
