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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung der Sauberkeit von Oberflächen, bei welchem über eine Fluidzufuhr - und /oder Absaugeinrichtung Verunreinigungen von einer zu untersuchenden Oberfläche mit einem Fluidstrom entfernt und einem Partikelsensor zugeführt werden, sodass die von der Oberfläche entfernten Verunreinigungen von dem Partikelsensor erfasst werden können.
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STAND DER TECHNIK
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Bauteile, die in Vakuumanlagen eingesetzt werden, müssen gewissen Reinheitsanforderungen genügen, da verunreinigte Bauteile, die in diesen Vakuumanlagen eingesetzt werden, dazu führen, dass die Vakuumanlage durch sich von dem Bauteil lösende Partikel und Verunreinigungen verunreinigt wird und das darin erzeugte Vakuum bzw. die Eigenschaften der Anlage beeinträchtigt werden können. Dies gilt insbesondere auch für Anlagen, die im Zusammenhang mit der Mikro - oder Nano - Lithographie Verwendung finden, wie beispielsweise Proj ektionsbelichtungsanlagen. Insbesondere bei Systemen, die mit extrem ultravioletten Licht (EUV - Licht) betrieben werden, können Bauteile, die den hohen Sauberkeitsanforderungen nicht entsprechen, Kontaminationen in die entsprechenden Anlagen einschleppen, sodass nicht nur das erforderliche Vakuum bzw. die entsprechend eingestellte Gasatmosphäre beeinträchtigt wird, sondern auch andere Komponenten der Anlage verunreinigt und beeinträchtigt werden können. Insbesondere können Verunreinigungen, wie Partikel, zu Transmissionsverlusten auf Grund von Streulicht führen oder, falls die Partikel im Bereich der die zu erzeugenden Strukturen tragenden Maske auftreten, entsprechende Abbildungsfehler mit Fehlproduktionen verursachen.
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Es ist deshalb unabdingbar, dass Bauteile und Komponenten, die in den entsprechenden EUV - Lithographiesystemen eingesetzt werden, einer Inspektion bezüglich des Reinheitsgrades unterzogen werden, um den definierten Partikelbelastungen zu entsprechen.
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Hierzu können sogenannte Oberflächensonden eingesetzt werden, mit deren Hilfe der Reinheitsgrad einer zu untersuchenden Bauteiloberfläche charakterisiert werden kann. Derartige Messsonden weisen ein Sondengehäuse auf, welches eine Messöffnung aufweist, die auf die zu untersuchende Bauteiloberfläche aufgesetzt wird. Die Messöffnung ist von einer Dichtung umgeben, sodass das Sondengehäuse luftdicht auf der zu untersuchenden Bauteiloberfläche aufgesetzt werden kann. In dem so definierten Messraum ist eine Druckluftdüse angeordnet, mit der Druckluft auf die zu untersuchende Bauteiloberfläche aufgebracht wird, um Verunreinigungen, insbesondere in Form von Partikeln zu lösen. Diese werden über eine Absaugung zu einem Partikelzähler geführt, der die in dem Messraum befindlichen bzw. aus dem Messraum stammenden Partikel erfasst.
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Bei den Verfahren zur Partikelbestimmung über die beschriebenen Messsonden, die nach dem Stand der Technik arbeiten, kann es jedoch sein, dass nicht alle für den Einsatz des zu untersuchenden Bauteils relevanten Verunreinigungen oder Partikel in den Partikelzähler gelangen, was zu falschen Messergebnissen führt.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Entsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Reinheitsgrades einer Bauteiloberfläche bereitzustellen, bei denen sichergestellt ist, dass das Messergebnis nicht durch eine unvollständige Erfassung der auf der zu untersuchenden Oberfläche befindlichen Verunreinigungspartikel verfälscht wird. Gleichzeitig soll die Vorrichtung einfach aufgebaut und das Verfahren einfach durchführbar sein.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabenstellung schlägt die Erfindung vor, bei einem Verfahren zur Bestimmung der Sauberkeit von Bauteiloberflächen bzw. bei einer entsprechenden Vorrichtung hierzu eine elektrostatische Aufladung von Oberflächen zu verhindern bzw. eine bereits elektrostatisch aufgeladen Oberfläche zu entladen, um dadurch zu verhindern, dass durch elektrostatische Anziehungskräfte Verunreinigungen nicht zu einem Partikelsensor bzw. Partikelzähler gelangen können, der die von einem zu untersuchenden Oberflächenbereich abgesaugten Verunreinigungspartikel erfassen soll. Dadurch wird verhindert, dass eine Verfälschung des Messergebnisses dadurch verursacht wird, dass Verunreinigungen von der zu untersuchenden Oberfläche aufgrund elektrostatischer Anhaftungen nicht erfasst werden können.
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Die elektrostatische Entladung bzw. die Vermeidung der elektrostatischen Ladung von zumindest Bereichen von Oberflächen, die in Kontakt mit dem die Verunreinigungspartikel tragenden Fluidstrom sind, wird dadurch erreicht, dass die zu untersuchende Oberfläche und / oder ein die zu untersuchende Oberfläche umgebender Messeraum und / oder Leitungen für den Fluidstrom, der von der zu untersuchenden Oberfläche abgesaugt wird, durch elektrische Erdung oder durch eine in diesen Bereichen bereitgestelltes ionisiertes Fluid elektrostatisch entladen werden. Durch eine geeignete elektrische Erdung können entstandene bzw. durch den Fluidstrom entstehende Ladungen von der betroffenen Oberfläche abfließen und durch ein ionisiertes Fluid kann ein Ladungsausgleich an der entsprechenden Oberfläche erfolgen.
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Der Fluidstrom, der durch eine Absaugeinrichtung erzeugt wird, kann im einfachsten Fall durch die Luft gegeben sein, die aus dem Bereich der zu untersuchenden Oberfläche abgesaugt wird. Darüber hinaus kann über eine Fluidzuführeinrichtung zusätzlich Fluid in Form von beispielsweise Druckluft zu der zu untersuchenden Oberfläche zugeführt werden, um Verunreinigungen an der zu untersuchenden Oberfläche abzulösen und im Fluidstrom dem Partikelsensor bzw. Partikelzähler zuzuführen. Das zugeführte Fluid kann auch getrocknete und / oder gereinigte Luft insbesondere sogenanntes XCDA - Gas sein, welches extrem reine und getrocknete Luft (XCDA extreme clean dry air) bezeichnet. Darüber hinaus sind weitere inerte Gase oder Stickstoff als Fluid denkbar. Entsprechend kann auch das ionisierte Fluid aus diesen Gasen gebildet sein oder diese umfassen.
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Das ionisiertes Fluid kann außerhalb eines Messraums, der an der zu untersuchenden Oberfläche ausgebildet ist, mit einer Ionisationseinrichtung, wie sie beispielsweise kommerziell verfügbar ist, ionisiert werden und anschließend über eine Zuführleitung dem Messeraum zugeführt werden. Alternativ ist es auch möglich, das ionisierte Fluid unmittelbar im Messraum im Bereich der zu untersuchenden Oberfläche mit einer Ionisationsvorrichtung zu erzeugen, wobei sowohl bei einer außerhalb des Messraums angeordneten Ionisationseinrichtung als auch bei einer unmittelbar im Messraum an der zu untersuchenden Oberfläche angeordneten Ionisationsvorrichtung die Ionisation durch Feldionisation erzeugt werden kann, wobei entsprechende Elektroden mit einer Spannungsquelle zum Aufbau eines elektrischen Potentials vorgesehen werden können.
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Erfolgt die elektrostatische Entladung über elektrische Erdung, so können in der Nähe der zu untersuchenden Oberfläche und / oder im Messraum und / oder an der Leitung für den Fluidstrom entsprechende elektrische Leiter angeordnet sein, die mit dem Erdpotential verbunden sind, um so elektrische Ladung ableiten zu können.
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Zur Durchführung des Verfahrens kann eine Messsonde mit einem Sondengehäuse verwendet werden, welches eine Messöffnung aufweist, mit der das Sondengehäuse auf die zu untersuchende Oberfläche aufgesetzt werden kann. Die Messöffnung kann eine die Öffnung umgebende Dichtung aufweisen, sodass die Messöffnung gegenüber der Umgebung abgedichtet werden kann und innerhalb des mit der zu untersuchenden Bauteiloberfläche abgeschlossenem Sondengehäuse ein abgeschlossener Raum definiert wird, der den Messeraum bildet. An dem Sondengehäuse kann entsprechend ein Absaugrohr vorgesehen sein, welches die Leitung für den Fluidstrom zu dem Partikelsensor bzw. Partikelzähler darstellt.
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Um eine möglichst vollständige elektrostatische Entladung bzw. Vermeidung der elektrostatischen Aufladung des gesamten Oberflächenbereichs zu erreichen, mit welchem der Fluidstrom in Kontrakt gelangt, kann die Leitung für den Fluidstrom, also z.B. das Absaugrohr, und / oder Sondengehäuse und / oder die Dichtung zumindest teilweise aus elektrisch leitfähigen Material gebildet sein, um ein Abfließen von elektrischen Ladungen zu einer oder mehreren Erdungselektrode zu ermöglichen. Als leitfähiges Material, beispielsweise für das Sondengehäuse, kann vorzugsweise ultrahochmolekulares Polyethylen, beispielsweise auf Basis von PE-UHMW TG 1.2 (Tafelgruppe 1.2 gemäß DIN EN ISO 15527) verwendet werden.
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Figurenliste
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Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
- 1 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Messsonde zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Messsonde zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 3 eine Darstellung noch einer Ausführungsform einer Messsonde zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
- 4 eine Darstellung der Situation bei einer elektrostatisch aufgeladenen Oberfläche und in
- 5 eine Darstellung der Situation bei einer elektrisch neutralisierten Oberfläche.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele ersichtlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Die 1 zeigt eine Messsonde 2, wie sie zur erfindungsgemäßen Bestimmung der Verunreinigung einer zu untersuchenden Oberfläche 1 eingesetzt werden kann. Die Messsonde 2 umfasst ein Sondengehäuse 3, welches eine in der Darstellung der 1 nach unten gerichtete Öffnung aufweist, mit der das Sondengehäuse 3 auf die zu untersuchende Oberfläche 1 aufgesetzt werden kann, sodass ein Messraum 5 durch die Gehäusewand des Sondengehäuses 3 und die zu untersuchende Oberfläche 1 begrenzt wird. Zur dichten Anlage des Sondengehäuses 3 an der zu untersuchenden Oberfläche 1 ist an der Öffnung des Sondengehäuses 3 eine umlaufende Dichtung 4 vorgesehen, die den Messraum 5 gegenüber der Umgebung abdichtet. Diese kann auch aus dem Material des Sondengehäuses bestehen und Teil von diesem sein, wenn sie konstruktiv als Dichtlippe auslaufend konstruiert wird.
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Aus dem durch die zu untersuchende Oberfläche 1 und das Sondengehäuse 3 definierten Messraum 5 kann über ein Absaugrohr 6, welches an eine Absaugeinrichtung 7, wie eine Pumpe oder dergleichen, angeschlossen ist, ein Fluidstrom 9 abgesaugt werden, der entsprechend dem Pfeil, der im Absaugrohr 6 gezeigt ist, fließt. Der über die Absaugeinrichtung 7 erzeugte Fluidstrom 9, der durch das Absaugrohr 6 den Messraum verlässt, wird zu einem Partikelzähler bzw. Partikelsensor 8 geführt, mit welchem die in dem Fluidstrom 9 enthaltenen Partikel erfasst bzw. gezählt werden können. Auf diese Weise kann bestimmt werden, inwiefern die zu untersuchende Oberfläche 1 mit Verunreinigungspartikeln 12 belegt ist, da mit dem Fluidstrom 9 die auf der zu untersuchenden Oberfläche 1 vorhandenen Verunreinigungspartikel 12 mit abgesaugt werden und die vom Partikelsensor bzw. Partikelzähler 8 erfassten Partikel Aufschluss über die Verunreinigung der zu untersuchenden Oberfläche 1 geben. Idealerweise werden sämtliche Verunreinigungspartikel 12 durch den Fluidstrom 9 abgeführt, sodass sämtliche Verunreinigungspartikel 12, die sich auf der zu untersuchenden Oberfläche 1 befunden haben, in dem Partikelsensor bzw. Partikelzähler 8 erfasst werden können.
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Da es durch den Fluidstrom 9 insbesondere durch die Reibung mit angrenzenden Komponenten, wie beispielsweise dem Absaugrohr 6, zu elektrostatischen Aufladungen kommen kann oder die beteiligten Bauteile in sonstiger Weise elektrostatisch aufgeladen sein können, könnte die elektrostatische Aufladung eines Oberflächenbereichs 20 dazu führen, dass geladene Partikel 19 an der elektrostatisch aufgeladen Oberfläche haften bleiben, wie dies beispielsweise in der 4 dargestellt ist, und somit nicht in den Partikelsensor 8 gelangen und erfasst werden können.
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Um dies zu verhindern, sind bei der Messsonde 2, wie sie in 1 gezeigt ist, Erdungselektroden 10 vorgesehen, die mit der Erdung 11 und somit dem Erdpotenzial verbunden sind, sodass eine elektrostatische Aufladung von Oberflächenbereichen der Messonde 2 und / oder derzu untersuchenden Oberfläche 1 verhindert werden kann. Bei der 1 ist schematisch dargestellt, dass eine Erdungselektrode 10 die zu untersuchende Oberfläche 1 kontaktiert, während eine zweite Erdungselektrode 10 an dem Saugrohr 6 angeschlossen ist. Um über die gesamte Oberfläche bzw. den größten Bereich der Oberflächen innerhalb des Messraums 5 und des Absaugrohrs 6 eine elektrostatische Entladung zu ermöglichen, sind die entsprechenden Oberflächen des Sondengehäuses 3 und des Absaugrohrs 3 zumindest teilweise aus leitfähigen Material gebildet, sodass ein einfacher Stromabfluss über die Erdungselektroden 10 zur Erdung 11 gewährleistet ist. Dadurch kann es zu keiner Anhaftung von geladenen Verunreinigungspartikeln 12 an der zu untersuchenden Oberfläche 1 und / oder der Innenwand des Sondengehäuses 3 und / oder des Absaugrohrs 6 kommen.
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Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Verunreinigung von Oberflächen ist rein schematisch in 2 gezeigt. Die 2 zeigt wiederum eine Messsonde 2, die eine Vielzahl von identischen Komponenten mit der Messsonde 2 aufweist, die in 1 gezeigt ist. Entsprechend sind die identischen Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen und die Beschreibung der Komponenten aus 1 gilt in gleicher Weise für die identischen Komponenten der Ausführungsform der 2. Somit ist auch bei der Messsonde 2, die in 2 dargestellt ist, ein Sondengehäuse 3 vorhanden, welches eine mit einer Dichtung 4 versehene Öffnung aufweist, die zum Aufsetzen der Messsonde 2 bzw. des Sondengehäuses 3 auf der zu untersuchenden Oberfläche 1 und zur Abgrenzung eines Messraums 5 dient. Das Sondengehäuse 3 ist wiederum mit einem Absaugrohr 6 versehen, welches mit einer Absaugeinrichtung 7 und einem Partikelsensor 8 verbunden ist, sodass der von der Absaugeinrichtung 7 erzeugte Fluidstrom 9 Verunreinigungspartikel 12 von der zu untersuchenden Oberfläche 1 zu dem Partikelsensor 8 transportieren kann.
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Zusätzlich ist bei der Messsonde 2 der 2 ein Gaseinleitungsrohr 13 vorgesehen, welches mit einer Gaszufuhr 14 verbunden ist, wobei über die Gaszufuhr 14 Druckluft bzw. reine, trockene Luft, wie beispielsweise XCDA (extreme clean dry air), oder Stickstoff in den Messraum 5 zugeführt werden kann. Auch sonstige geeignete Inertgase können verwendet werden. Das zugeführte Gas kann dabei unterstützen, Verunreinigungspartikel 12 von der zu untersuchenden Oberfläche 1 zu lösen und den Fluidstrom 9 zu verbessern, mit dem die Verunreinigungspartikel 12 zu dem Partikelsensor 8 geführt werden.
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Zusätzlich umfasst die Messsonde 2 gemäß der Ausführungsform der 2 zwei Elektroden 15 und 16, die in der Nähe des Gasauslasses bzw. einer Düse des Gaseinleitungsrohrs 13 angeordnet sind, um über ein durch eine Spannungsquelle 17 angelegtes Potential, das von dem Gaseinleitungsrohr 13 austretende Gas zu ionisieren. Das ionisiertes Gas 18, welches in der 2 schematisch mit Ladungskugeln dargestellt ist, kann wiederum vorhandene oder entstehende elektrostatische Aufladung von Oberflächen, wie der zu untersuchenden Oberfläche 1 und / oder Oberflächen des Sondengehäuses 3 und des Absaugrohrs 6, verhindern, indem elektrisch neutralisierende Ladungsträger bereitgestellt werden.
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Diese erfindungsgemäße Lösung ist auch in der 5 dargestellt, in welcher ionisiertes Gas 18 zu einer elektrostatischen Entladung der mit dem Fluidstrom 9 in Kontakt kommenden Oberfläche führt, sodass die Oberfläche neutralisiert ist und keine Verunreinigungspartikel 12 durch elektrostatische Anziehung an einem Transport zum Partikelsensor 8 gehindert werden. Entsprechend ist es möglich mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren eine exakte Bestimmung der Verunreinigung von Oberflächen zu erzielen, da keine Verfälschungen des Messergebnisses durch irgendwelche elektrostatisch anhaftenden Verunreinigungen gegeben sind.
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Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messsonde 2, bei welcher wiederum Komponenten, die identisch zu den Ausführungsformen der 1 und 2 sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und entsprechend nicht mehr erneut beschrieben werden, um Wiederholungen zu vermeiden. Die Ausführungsform der 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform der 2 dadurch, dass eine Ionisationseinrichtung 21 außerhalb des Messraums 5 angeordnet ist, sodass bereits ionisiertes Gas 18 über die über das Gaseinleitungsrohr 13 in den Messraum 5 zugeführt wird. Entsprechend kann für die Ionisationseinrichtung 21 ein kommerziell verfügbares Gerät eingesetzt werden, da keine Anpassung an den Messraum 5 erforderlich ist.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Insbesondere schließt die vorliegende Offenbarung sämtliche Kombinationen der in den verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigten Einzelmerkmale mit ein, sodass einzelne Merkmale, die nur in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, auch bei anderen Ausführungsbeispielen oder nicht explizit dargestellten Kombinationen von Einzelmerkmalen eingesetzt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- zu untersuchende Oberfläche
- 2
- Messsonde
- 3
- Sondengehäuse
- 4
- Dichtung
- 5
- Messraum
- 6
- Absaugrohr
- 7
- Absaugeinrichtung bzw. Pumpe
- 8
- Partikelsensor bzw. Partikelzähler
- 9
- Fluidstrom
- 10
- Erdungselektrode
- 11
- Erdung
- 12
- Verunreinigungspartikel
- 13
- Gaseinleitungsrohr
- 14
- Gaszuführung
- 15
- Elektrode
- 16
- Elektrode
- 17
- Spannungsquelle
- 18
- ionisiertes Gas
- 19
- geladene Partikel
- 20
- elektrostatisch geladener Oberflächenbereich
- 21
- Ionisationseinrichtung
