DE19521337A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis und Lokalisieren magnetischer und/oder elektromagnetischer Felder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis und Loka­ lisieren magnetischer und/oder elektromagnetischer Felder die von einem an elektrischer Spannung liegenden Körper emittiert werden.

Elektronische Bauteile wie beispielsweise Chips oder be­ stückte Leiterplatten können magnetische oder elektromagne­ tische Felder emittieren, die während des Betriebs zu ver­ fälschten Arbeitsergebnissen führen und gegebenenfalls Defekte auslösen können.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe derartige Störfelder sich pro­ blemlos lokalisieren lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein fokussierter Elektronenstrahl in eine mindestens teilweise durchsichtige, den Körper enthaltende Plasmakammer eingelei­ tet und darin fächerförmig so geführt wird, daß er bei vorhandenen magnetischen und/oder elektromagnetischen Stör­ feldern in Richtung auf diese abgelenkt wird.

Damit bietet dieses Verfahren die Möglichkeit, solche Stör­ felder sichtbar zu machen und/oder photographisch festhalten zu können.

Das Verfahren läßt sich in vorteilhafter Weise derart wei­ terbilden, daß Störfelder nicht nur sichtbar werden, sondern am zu überprüfenden Körper selbst am Ort des Entstehens genau zu lokalisieren sind. Zu diesem Zweck wird gemäß Anspruch 2 die Spannung am Körper so verstärkt, daß bei Be­ aufschlagung des Elektronenstrahles am Körper Brennmarken entstehen.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die in Anspruch 3 gekennzeich­ net ist. Demgemäß sind zwei hintereinander liegende, gas­ dicht voneinander getrennte Kammern vorgesehen, von denen die erste eine Elektronenstrahlkanone sowie eine den Elek­ tronenstrahl fokussierende und in dessen Austrittsbereich aus der ersten Kammer ablenkende Einheit enthält und evaku­ iert ist und die zweite, mindestens teilweise durchsichtige und gegebenenfalls evakuierte Kammer ein Plasma sowie den an Spannung anliegenden Körper enthält. An dieser Plasmakammer liegt ein Hochfrequenzfeld an. Beide Kammern sind hierbei über ein für Elektronenstrahlen durchlässiges Fenster mit­ einander verbunden.

Um die Ablenkung des Elektronenstrahls durch Störfelder am Körper gut beobachten oder photographieren zu können, weist die zweite Kammer gemäß Anspruch 5 eine durch einen Glaszy­ linder gebildete Wandung auf, die zwischen den Elektroden eines Hochfrequenzgenerators liegt. Hierbei kann es vorteil­ haft sein, die Konstruktion so zu treffen, daß gemäß An­ spruch 6 der Körper in der zweiten Kammer lageveränderlich gehalten ist, wodurch insbesondere bei ebenen Körpern die Ablenkung des Elektronenstrahls noch besser erkennbar ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 4 sowie 6 bis 13.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung stark schematisiert dargestellt.

Mit 10 ist als Ganzes eine erste Kammer bezeichnet, die eine Elektronenstrahlkanone 12 enthält. Diese befindet sich in einem Teilraum 10a, der über eine Verbindungsöffnung 14 mit einem Teilraum 10b der Kammer 10 in Verbindung steht. Zwi­ schen beiden Teilräumen befindet sich ein von einer Öffnung 14 durchsetzter gekühlter Ringflansch 16. Die Kühlung er­ folgt durch einander vorzugsweise konzentrisch zugeordnete Kühlrohre 18. Der Teilraum 10b ist durch einen sich in Richtung eines durch die Elektronenstrahlkanone 12 erzeugten fokussierten Elektronenstrahls 20 erstreckenden Zylinder 22 gebildet, der sich in Strahlrichtung kegelförmig erweitert. An dessen Außenumfang liegen Spulen 24 und 26 an, von denen die Spule 24 eine magnetische Linse zum Fokussieren des Elektronenstrahls 20 und die Spule 26 eine Ablenkungseinheit für den Elektronenstrahl 20 bildet.

Der Teilraum 10 ist gegenüber dem Ringflansch 16 durch eine Stirnwand 28 dicht verschlossen, um in der Kammer 10 ein Vakuum in einer Größe von maximal 1 × 10^-4 bar aufrecht zu erhalten. Das Vakuum wird mittels einer Vorpumpe 30 er­ zeugt, der eine Öldiffusionspumpe 32 nachgeschaltet ist, die über ein Kammerventil 34 an die erste Kammer 10 ange­ schlossen ist. Außerdem liegt in einer Verbindungsleitung 36 zwischen den Pumpen 30 und 32 noch ein Dreiwegeventil 38, das über eine Umgehungsleitung 40 gleichfalls an der ersten Kammer 10 angeschlossen ist.

Die Stirnwand 28 bildet zugleich eine Trennwand zu einer sich an die erste Kammer 10 anschließenden zweiten Kammer 42 und besteht aus einem nicht magnetisierbaren Metall, wie Aluminium oder Edelstahl. In der Stirnwand 28 ist zentral ein Fenster 44 vorgesehen, das aus einem Silikat, vorzugsweise Glimmer, gebildet ist. Der Elektronenstrahl wird mit einer Beschleunigungsspannung bis ca. 13 kV durch das Fenster 44 in die rechte Kammer durchgeschossen.

Die zweite Kammer 42 ist vorzugsweise im Querschnitt kreis­ zylindrisch und derart ausgebildet, daß Ablenkungsvorgänge des Elektronenstrahls 20 visuell zu beobachten sind. Zu diesem Zweck ist die Kammerwandung vorzugsweise durch einen Glaszylinder 46 gebildet, der gegenüber der Stirn­ wand 28 mittels einer Stirnplatte 48 gasdicht verschlossen ist. Mit 50 ist ein zu prüfender Gegenstand bezeichnet, der an einer Aufnahmevorrichtung 52 befestigbar ist, die ihrerseits in der Stirnplatte 48 vorzugsweise derart beweglich gehalten ist, daß sich der Körper 50 in seiner Lage verändern läßt. Zu diesem Zweck trägt die Aufnahme­ vorrichtung eine Handhabe 54. Sie ist des weiteren über eine Verbindungsleitung 56 am Stromnetz anschließbar.

In der zweiten Kammer 42 befindet sich ein inertes Gas oder Edelgas zur Erzeugung einer Plasmaentladung beim Auftreffen des Elektronenstrahls. Es wird in dieser Kammer ein Vakuum im Zündbereich des Plasmas vorzugsweise zwi­ schen etwa 4 und 3 × 10^-2 aufrechterhalten.

Zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes innerhalb der zweiten Kammer 42 sind dem Außenumfang des Glaszylinders 46 Elektroden 58 und 60 eines Hochfrequenzgenerators zugeordnet, der über eine elektrische Leitung 62 ebenfalls ans Netz anschließbar ist. Mit 64 ist eine Gasquelle bezeichnet, über die der zweiten Kammer 42 über eine Lei­ tung 66 ein inertes Gas, vorzugsweise Edelgas zuführbar ist. Die Plasmaentladung innerhalb der zweiten Kammer wird mit einer Spannung zwischen DC und Mikrowellen, vorzugs­ weise 13,56 und und 27,12 MHZ erzeugt.

Innerhalb der zweiten Kammer 42 ist im Abstand vor der Stirnplatte 48 noch ein Hitzeschild 68, vorzugsweise aus Zirkonium, angeordnet, um bei Zuführen hoher Energie für den Elektronenstrahl 20 eine Überhitzung der Stirnplatte 48 zu vermeiden.

Wie die Zeichnung zeigt, wird durch die Ablenkspulen 26 der zuvor fokussierte Elektronenstrahl in der zweiten Kammer 42 fächerartig derart abgelenkt, daß er den zu prüfenden Körper 50 überstreicht. Treten an diesem magne­ tische oder elektromagnetische Felder auf, wird der Elek­ tronenstrahl in Richtung auf diese abgelenkt, was sich durch Augenschein und auf photographischem Wege feststel­ len läßt. Wird der Elektronenstrahl in die Plasmakammer 42 entsprechend hoher Energie eingeschossen, ist es möglich, auftretende Störfelder exakt durch Brennflecke am Körper 50 zu markieren. Mit 70 ist eine Pumpe bezeichnet, die an der Plasmakammer 42 angeschlossen ist, um in dieser den erforderlichen Unterdruck zu erzeugen.

Claims (13)

1. Verfahren zum Nachweis und Lokalisieren magnetischer und/oder elektromagnetischer Felder, die von einem an elektrischer Spannung liegenden Körper emittiert wer­ den, dadurch gekennzeichnet, daß ein fokussierter Elektronenstrahl in eine mindestens teilweise durchsichtige, den Körper enthaltende Plas­ makammer eingeleitet und darin fächerförmig so geführt wird, daß er bei vorhandenen magnetischen und/oder elektromagnetischen Störfeldern in Richtung auf diese abgelenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Körper anliegende elektrische Spannung zum Zwecke des lokalen Sichtbarmachens durch Brennmarken im Körper verändert wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei hinterei­ nander liegende, gasdicht voneinander getrennte Kam­ mern, von denen die erste eine Elektronenstrahlkanone sowie eine den Elektronenstrahl fokussierende und in dessen Austrittsbereich aus der ersten Kammer ablen­ kende Einheit enthält und evakuiert ist und die zwei­ te, mindestens teilweise durchsichtige und gegebenen­ falls evakuierte Kammer ein Plasma sowie den an Span­ nung anliegenden Körper enthält und an der ein Hoch­ frequenzfeld anliegt, wobei beide Kammern über ein für Elektronenstrahlen durchlässiges Fenster miteinan­ der verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster aus einem Silikat, insbesondere Glim­ mer, gebildet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Kammer eine durch einen Glas­ zylinder gebildete Wandung aufweist, die zwischen den Elektroden eines Hochfrequenzgenerators liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper in der zweiten Kammer lageveränderlich gehalten ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in der ersten Kammer befindlichen Elektronenstrahlkanone eine elek­ tromagnetische Fokussierlinse und dieser eine den fo­ kussierten Elektronenstrahl ablenkende elektromagneti­ sche Ablenkungseinheit nachgeschaltet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirnwand der zweiten Kammer, die dem für Elektronenstrahlen durchlässigen Fenster gegenüberliegt, ein hochhitzebeständiger Schild vorge­ ordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer in Richtung des Elektronenstrahls in zwei miteinander verbundene Teil­ räume unterteilt ist, von denen der eine die Elektro­ nenstrahlkanone und der andere die Fokussierlinse und die elektromagnetische Ablenkungseinheit enthält, wo­ bei die beide Teilräume teilende Wand gekühlt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Kam­ mer ein Druck < 1 × 10^-4 vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektro­ nenstrahl eine Beschleunigungsspannung im Bereich von ca. 13 kV aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Kammer ein Druck zwischen 4 und ca. 3 × 10^-2 mbar vorliegt.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Kammer bei einer Spannung zwischen DC und Mikrowel­ len, vorzugsweise 13,56 oder 27,12 MHZ, die Plasma­ entladung stattfindet.