DE1623131B1

DE1623131B1 - Vorrichtung zur Überwachung von Verfahren zur Oberflächenbehandlung optischer Gläser in geschlossenen Behältern

Info

Publication number: DE1623131B1
Application number: DE1967B0092153
Authority: DE
Inventors: William Bell Allan; John Mckillop Ballatine; John Rupert Davy; Herbert Morrison Runciman
Original assignee: Thales Optronics Ltd
Current assignee: Thales Optronics Ltd
Priority date: 1966-02-17
Filing date: 1967-02-17
Publication date: 1970-07-30
Also published as: CH463233A; FR1511491A; GB1179413A; NL6702420A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung In Fig. 1 ist 10 der Prüfung, an dem das Aufzur Überwachung von Verfahren zur Oberflächen- dämpfen eines Stoffes auf Glas in einer Vakuumbehandlung optischer Gläser in geschlossenen Be- kammer gemessen werden soll. Der Boden dieser hältern. Kammer ist mit 11 bezeichnet. Die Meßeinrichtung

Als Beispiel sei das Bedampfen von Gläsern in 5 umfaßt eine starke Lichtquelle 12, die im Ausfüheiner Vakuumkammer genannt. Die Einrichtung der rungsbeispiel ein Scheinwerfer mit Reflektor ist,

Erfindung kann aber überall verwendet werden, wo einen Lichtleiter 13, der das Licht der Lichtquelle 12

es sich darum handelt, daß die Durchsichtigkeit oder aufnimmt und über einen Wärmefilter 14 an den

Reflexionsfähigkeit von Gläsern einer Änderung biegsamen Lichtleiter 15 weitergibt, der durch eine

unterworfen werden soll. io Vakuumdichtung 16 durch den Boden 11 hindurch

Zum Bedampfen optischer Gläser werden diese in die Valcuumkammer eintritt und dort in einem

gewöhnlich in einer Vakuumkammer in eine Kollimator 17 endet, der dem Prüfling 10 gegenüber-

Schablone gesetzt, die über einer erhitzten Flotte mit liegt. Andererseits Hegt auch ein Kollektor 18 dem

dem aufzudampfenden Stoff rotiert. Damit das Glas Prüfglas 10 gegenüber, der mit einer zweiten bieg-

die gewünschte Durchlässigkeit bzw. Reflexionsfähig- 15 samen Lichtleitung 20 ausgerüstet ist, welche durch

keit erhält, muß der Prozeß beobachtet und bei eine zweite Vakuumdichtung 21 aus dem Boden 11

Erreichen der notwendigen und hinreichenden der Vakuumkammer austritt.

Schichtdicke des aufzudampfenden Stoffes abge- Die Lichtleitung 20 führt zu einem Licht/Strom-

brochen werden. Hierzu ist es bekannt, von wandler 28, der beim Empfang selektiver Lichtwellen-

außerhalb der Kammer einen Lichtstrahl meßbarer 20 längen ein Wechselstromsignal an den Verstärker 22

Stärke auf ein in der Schablonenmitte angeordnetes gibt. Dieser gibt das Signal an einen Synchrongleich-

und sich deshalb am Ort mitdrehendes Glas zu richter 23 weiter, an- den ein Verschluß 24 und ein

lenken und die das Glas durchfallende bzw. von ihm Meßgerät 25 angeschlossen sind. Das Streulicht am

reflektierte Lichtmenge gleichfalls zu messen und Wärmefilter 14 fällt auf eine Photozelle 26, deren

mit der einfallenden Lichtmenge zu vergleichen. Der 25 Klemmen am Gleichrichter 23 und an einer geeichten

Lichtweg von der außerhalb der Kammer ange- Kompensationsschaltung liegen,

ordneten Lichtquelle bis zu dem gleichfalls außerhalb Das Licht der Lichtquelle 12 wird durch eine

der Kammer angeordneten Empfänger beträgt bei Lichtsirene 30 in Impulse zerhackt. Die Lichtstärke

großen Kammern oft 3,50 m und mehr. Dies hat der Lichtquelle 12 kann durch eine Vorrichtung 31

spitze Lichteinfallwinkel und geringe Signalintensität ₃₀ geändert werden.

zur Folge, so daß man hochempfindliche Verstärker Die Lichtimpulse werden also durch den Leiter 13

braucht. und den Filter 14 geführt, welche beide die übrige

Diese Nachteile sind bei der Vorrichtung der Apparatur vor zu starker Erhitzung schützen. Streu-Erfindung durch zwei vakuumdicht in bzw. aus der licht, das aus dem Filter 14 austritt, beeinflußt die Kammer geführte Lichtleiter vermieden, von denen ₃₅ Photozelle 26, welche dadurch elektrische Impulse der eine an seinem außerhalb der Kammer befind- erzeugt, die in Phase mit den Lichtimpulsen im liehen Ende das Licht aufnimmt, der andere es am Leiter 15 sind. Die Lichtimpulse werden durch den gleichen Ende an einen mit Vorrichtungen zur Kollimator 17 auf das Prüfglas 10 geworfen und von Messung der Lichtintensität verbundenen Empfänger, ihm in den Kollektor 18 reflektiert, der sie in den abgibt und die jeweils anderen Enden der Lichtleiter ₄₀ Lichtleiter 20 schickt.

innerhalb der Kammer mit dem Prüfling zusammen- Kollimator 17 und Kollektor 18 sind nur wenige

arbeiten. Die Lichtleiter innerhalb der Vakuum- Zentimeter vom Prüfglas 10 entfernt,

kammer sind vorzugsweise biegsam. Dj₆ Lichtimpulse werden im Wandler 28 in elek-

In den das Licht von der Lichtquelle empfangen- trische Impulse verwandelt, die in den Verstärker 22

den Lichtleiter ist zweckmäßig ein Wärmefilter ₄₅ eintreten. Der Verstärker 22 wird durch die Kom-

eingebaut. pensations-Schaltung 27 gesteuert. Der 0-Punkt des

Der Lichtleiter, der das Licht in die Kammer ein- Verstärkers ist verstellbar, so daß das Meßführt, ist an seinem Ausgang mit einem Kollimator instrument 25 nicht zerstört werden kann, ohne versehen, der Lichtleiter, der das Licht aus der deshalb weniger empfindlich zu sein. Der Gleich-Kammer herausführt, mit einem Kollektor. _5o richter 23 hat eine Tor-Schaltung, die sich gegen den

Die Licht/Stromwandler können Cadmiumsulfid- Ausgang des Verstärkers nur dann öffnet, wenn ein

Photozellen sein. ... Impuls von der Photozelle 26 einlangt. Das Meß-

Die Schaltungsteile sind vorzugsweise in einer instrument 25, das vorzugsweise eine Mittelnull-Lage

Brückenschaltung angeordnet, in deren Schenkeln die hat, läßt eine ständige Beobachtung des in der

Licht/Stromwandler liegen. ₅₅ Vakuumkammer laufenden Aufdampfprozesses zu,

Der Lichtstrom wird zweckmäßig zwischen der während der Verschluß 24 sich nur bei einem be-

Lichtquelle und dem Eingang des einführenden stimmten Signal des Gleichrichters 23 öffnet und

Lichtleiters in Impulse zerhackt. Ein Wechselstrom- schließt. Dieses Signal wird bei einer bestimmten

Verstärker und eine Torschaltung, die sich synchron Schichtdicke gegeben und legt einen Schieber

mit den Impulsen öffnet, können angeschlossen sein. 60 zwischen die erhitzte Flotte in der Kammer und dem

Die Zeichnung zeigt beispielsweise schematisch zu beschichtenden optischen Material,

und teilweise im Schnitt zwei Ausführungsformen Der Kollektor 18 und die Lichtführung 20 können

der Erfindung. In der Zeichnung zeigt _So eingestellt werden, daß sie das Licht aufnehmen,

Fig. 1 eine Ausführungsform der Einrichtung der das durch das zu beobachtende Glas hindurchtritt.

Erfindung, 6₅ Dj_ese Stellung ist in F i g. 1 bei 35 angedeutet. Dank

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform und der Beweglichkeit der Lichtleiter 15 und 20 können

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung für die Ausfüh- Kollimator 17 und Kollektor 18 an jede gewünschte

rungsform nach F i g. 2. Stelle der Vakuumkammer gestellt werden. Ebenso

können die Vakuumdichtungen 16 und 21 an jeder beliebigen Stelle angebracht werden.

Da die Lichtverluste des Systems bis zum Wandler 28 nur gering sind, ist die Signalstärke groß und der Verstärker 22 weniger empfindlich als bei den bekannten Systemen.

F i g. 2 zeigt die mechanischen Teile einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung. Die Lichtquelle ist hier mit 40 bezeichnet. Das Licht gelangt durch die Leitung 41 und ein Wärmefilter 42 zu einer biegsamen Leitung 43, die den Boden der Vakuumkammer in der Dichtung 44 durchbricht. Die Einrichtung im Inneren der Kammer ist die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform, jedoch tritt die zweite Lichtleitung, hier 45, durch dieselbe Dichtung 44 aus der Kammer aus, durch die die Leitung 43 eintritt. Das Licht fällt durch ein Linsensystem 46 auf den Licht/Stromwandler 47. Durch dasselbe Linsensystem 46 fällt das Licht einer von der gleichen Energiequelle wie die Lichtquelle 40 betriebenen Vergleichslichtquelle 48 auf eine Photozelle 49. In diesem System wird das Licht nicht in Impulse zerhackt.

F i g. 3 zeigt die Schaltungsanordnung der Einrichtung nach F i g. 2. Die Lichtquellen 40 und 48 werden von einer stabilisierten Spannungsquelle 60 gespeist. Diese liefert Wechselstrom an die Lichtquellen und Gleichstrom an die Photozellen. Die Lichtquellen 40 und 48 sind parallel geschaltet. Zwischen ihnen liegen ein veränderbarer (22) und ein unveränderlicher Widerstand (61) in Serie. Auf diese ■ Weise wirken Änderungen in der Spannungsquelle 60 auf beide Lichtquellen in gleicher Weise.

Der Licht/Stromwandler-Kreis ist eine Brückenschaltung, wobei der Wandler 47 in der Brücke und die Photozelle 49 mit Widerständen 63 in den Schenkeln der Brücke liegen. Die Widerstände 63 erlauben eine Feineinstellung. Das Meßinstrument 65 liegt am Brückenausgang parallel zu Dioden 67, 68, die eine Überlastung verhindern. Mit den Widerständen 66 kann der Meßbereich eingestellt werden.

Bei Beginn des Prozesses ist die Brücke ausgeglichen. Schwankungen der Spannungsquelle wirken auf beide Lichtquellen 40 und 48 gleichmäßig ein und heben sich auf, das Meßinstrument zeigt nur den Prozeßverlauf an.

Der Licht/Stromwandler 47 ist eine Cadmiumsulfid-Zelle. Hiermit können die meisten Aufdampfprozesse beobachtet werden. Bei anderen Licht/ Stromwandlern ist die Verwendung von Licht zweckmäßig, das nach F i g. 1 in Impulse zerhackt ist.

Die beiden Lichtleiter können in einer ihnen gemeinsamen Scheide angeordnet sein. Auch kann der eine Lichtleiter darin ersetzt sein durch einen Strahlspalter bzw. Zerhacker. Die zuletzt genannte Anordnung ist zwar weniger empfindlich, jedoch in Fällen brauchbar, in denen es auf hohe Genauigkeit nicht

ankommt. _ .. ,

Claims

Patentansprüche: 55 60

1. Vorrichtung zur Überwachung von Verfahren zur Oberflächenbehandlung optischer Gläser in geschlossenen Behältern, insbesondere zur Messung der Schichtdicke beim Aufdampfen von Stoffen auf Gläser in Vakuumkammern, gekennzeichnet durch zwei vakuumdicht (16, 21, 44) in die bzw. aus der Kammer geführte Lichtleiter (13,15, 20; 41, 43, 45), von denen der eine (13, 41) an seinem außerhalb der Kammer befindlichen Ende das Licht einer Lichtquelle (12; 40) aufnimmt, während der andere (20; 45) es am gleichen Ende an einen Empfänger (28; 47) abgibt, mit dem Vorrichtungen zur Messung des Lichtverlustes innerhalb der Kammer verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger (28; 47) Photozellen (Cadmiumsulfidzellen) sind, die den Lichtstrom in elektrischen Strom verwandeln.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Eintrittsstelle des Lichtes in den ersten Lichtleiter eine Sirenenscheibe (30) angeordnet ist, die den Lichtstrom in Impulse zerhackt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsimpulse aus dem Streulicht des in die Kammer einlaufenden Lichtleiters (13) erzeugt werden (26).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den in die Kammer einlaufenden Lichtleiter (13, 41) ein Wärmefilter (14; 42) eingebaut ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der einlaufende Lichtleiter (15) in der Kammer in einem Kollimator (17) endet, während der auslaufende Lichtleiter (20) in der Kammer mit einem Kollektor (18) beginnt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (15, 20) innerhalb der Kammer biegsam sind.

S. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Kammer austretende, auf die Empfangsphotozelle (47) fallende und das von der Lichtquelle (40) ausgehende, auf die Vergleichs-Photozelle (49) fallende Licht durch dasselbe Linsensystem (46) hindurchgeht.

9. Schaltungsanordnung für eine Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Kammer einlaufenden, durch eine Photozelle (26) in elektrische Impulse verwandelten Lichtimpulse mit den aus der Kammer austretenden, gleichfalls in elektrische Impulse verwandelten Lichtimpulsen verglichen werden und ein Meßinstrument (25) die Amplitudendifferenz anzeigt.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsphotozelle (28; 47) und die Vergleichs-Photozelle (26; 49) in zwei Schenkeln einer Brückenschaltung liegen, deren Brücke das Meßinstrument (25) bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen