DE2039646A1

DE2039646A1 - Messvorrichtung zur Schichtdickenmessung mit Radionukliden

Info

Publication number: DE2039646A1
Application number: DE19702039646
Authority: DE
Inventors: Helmut Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-08-10
Filing date: 1970-08-10
Publication date: 1972-02-17
Also published as: GB1318441A; DE2039646B2; US3705305A; DE2039646C3

Description

PATENTANWALT DlPU-ING. ULRICH KINKELIN 7032 Sindelfingen - Auf dem Goldberg- Weimarer Str. 32/34 - Telefon 07031/86501 '

30. Juli 1970 11 045

Helmut Fischer, 7261 Gechingen, Bergwaldstraße 28

MESSVORRICHTUNG ZUR SCHICHTDICKENMESSUNG MIT RADIONUKLIDEN

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur Messung von Schichtdicken mit Hilfe von von Radionukliden ausgesandter Strahlung, die mit dem Material der Schicht in Wechselwirkung tritt und danach von einem Strahlungsdetektor aufgenommen wird, mit einer Zielvorrichtung zum Bestimmen des zu bestrahlenden Bereichs der Schicht und mit einer zwischen das Radionuklid und die Schicht geschalteten, den Bereich definierende Blende.

Es ist bekannt, bei solchen Messungen Blenden zu verwenden, deren Öffnungen in den Abmessungen vergleichbar sind mit den zu messenden Bereichen. Zum Beispiel haben diese Öffnungen die Gestalt von Schlftzen und wenn man auf diesen Schlitz einen Draht legt, der einen etwas größeren Durchmesser hat als der Schlitz breit ist, so ist schon beim Auflegen des Drahtes klar, wo der Bereich liegen wird, in dem der Draht gemessen wird. Dieser Bereich läßt sich ohne"weiteres auf einige

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zehntel Millimeter genau festlegen und seine Lage relativ zur Öffnung der Blende abschätzen.

Wenn jedoch der zu messende Bereich Teil einer größeren Fläche ist, so verdeckt der Meßkopf , welcher meist aus einem Geiger-Muller-Zählrohr und einer Blende besteht, den zu messenden Bereich fUr das Auge so sehr, daß man viel zu ungenau weiß, welchen Bereich die Öffnung der Blende eigentlich ausblendet. Der Begriff "größere Fläche" darf hier nicht mißverstanden werden, denn in diesem Sinn versteht man hier schon diejenige Fläche, die zum Beispiel eine Leiterbahn einer gedruckten Schaltung zeigt. Mit den eingangs erwähnten Meßvorrichtungen muß man nämlich in der Lage sein, auf verschiedenen Abschnitten einer Leiterbahn unterschiedliche individuelle Messungen zu machen.

Gedruckte Schaltungen können auf einer in fester Lage befindlichen Vorrichtung mit Blendring deshalb nicht aufgelegt werden, weil die Auflagefläche auf der Blende viel zu klein ist und sie infolge der großen Ausladung verwackeln können. FUr das richtige Messen ist jedoch unbedingt notwendig, daß die öffnung in der Blende mit ihrem äußeren Rand den zu messenden Bereich exakt abgrenzt, was nur dann möglich ist, wenn dieser Rand auf der Oberfläche des Bereichs anliegt. Es ist deshalb notwendig, gedruckte Schaltungen od. dgl. sperrige Teile auf einen Tisch aufzulegen, so daß sie dort in definierter, reproduzierbarer Lage liegen bleiben können.

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Es ist bekannt, zur Lösung solcher Probleme das zu messende Objekt mit der zu messenden Seite nach oben auf eine Unterlage zu legen und auf dieses zu messende Objekt einen Ring von etwa 10 cm Durchmessern zu legen. In diesen Ring wird ein genau passendes Vergrößerungsglas eingesetzt, in dessen Fassung ein Fadenkreuz vorhanden ist und dessen Fassung eine seitliche Durchbrechung hat, durch die Licht eintreten kann. Man verschiebt dann den Ring so lange, bis das Fadenkreuz den zu messenden Bereich anzeigt, nimmt die Meßlupe aus dem Ring heraus und setzt einen zur Handmessung umgebauten Meßkopf - bestehend aus Blende und Zählrohr- ein. Hier ist der Umbau zum Handmeßkopf notwendig und vor allem ist es schwierig, den Ring beim Herausnehmen der Lupe und beim Einsetzen des Handmeßkopfes nicht zu verschieben oder zu verwackeln. Sowohl die Fassung des Vergrößerungsglases als auch der Handmeßkopf muß in den Ring passen und aus ihm entnehmbar sein. Dies setzt Spiel voraus, das die Toleranz mindert. Außerdem muß die gedruckte Schal· tund oder das sonst zu messende Objekt größer sein, als der Ring, weil sonst ein genaues Messen gar nicht möglich ist, denn im Ring selbst würde sich der zu messende Bereich auf jeden Fall verschieben. Immerhin ist es hier möglich, mit Blenden und Zählrohren normaler Größe zu messen, so daß die ganze zurUckgestreute Strahlung · vom Zählrohr angenommen wird. Auch kann man die Blenden normaler Größe- verwenden, die dann sowohl im Handmeßkopf aTs auch in der Üblichen Meßapparatur verwendbar sind.

Wenn man jedoch zylindrische Flächen mit größerem Radius messen will, so wird

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die Einstellung noch schwieriger, denn man braucht zusätzlich einen Adapter-Ring, der um den Handmeßkopf herum angeordnet ist und einen 45 -Einschnitt hat, in dem das zu messende Objekt fixiert wird.

Es ist auch bekannt, einen Ring zu verwenden, in dessen geometrischer Längsachse sich ein Geiger-Müller-Rohr befindet, das etwa die Dicke eines Bleistifts hat, das unten durch eine Blende abgeschlossen ist und zwischen dem und dem Ring sich ein Körper aus Kunstglas befindet, der auf seiner Unterseite ein Fadenkreuz aufweist und der flutlichtartig durch Lichtquellen beleuchtet ist, die sich im Ring befinden. Die wichtigste Stelle des Fadenkreuzes, nämlich den Schnittpunkt, hat diese Vorrichtung nicht, weil dort das Zählrohr oder genauer gesagt die Blende sich befindet, die trotz Miniaturisierung so groß ist, daß sie den zu messenden Bereich bei weitem abdeckt und man nach wie vor auch auf das Schätzen angewiesen isf, wo sich nun die Öffnung der Blende relativ zum zu messenden Bereich genau befindet. Wenn das Zählrohr miniaturisiert wird, fängt es nicht mehr so viel zurückgestreute Strahlung auf wie ein normal großes und der bei normal großen Zählrohren ohnehin in der Gegend von 5 - 20 % liegende Meßeffekt wird hier leider nochmals verkleinert. Sowohl diese Vorrichtung als auch die eingangs beschriebene Vorrichtung stellen Spezialkonstruktionen dar, die in normalen Meßapparaturen nur nach zeitraubendem Umbau weiterverwendet werden können.

Ursprünglich wird mit diesen Vorrichtungen so kalibriert, daß ein vorhandener oder

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gedachter Kreuzungsmittel punkt des Fadenkreuzes mit der Blendenöffnung übereinstimmt und im Falle von längsschlitzartigen Öffnungen sogar mit einem Balken des Fadenkreuzes fluchtet. Man muß sich darauf verlassen, daß diese Relation während der ganzen Lebensdauer der Vorrichtungen bestehen bleibt, denn ein Nachkalibrieren ist praktisch nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die die oben genannten Nachteile insgesamt vermeidet, und die mit wenigen Handgriffen gewünschtenfalls in eine Vorrichtung umgewandelt werden kann, die nach der Durchstrahl methode arbeiten kann und mit der man nach ebenso wenigen Handgriffen auch in der Lage ist, kleine Gegenstände, die nicht selbsttätig auf der Blende aufliegen, in ihre richtige Sfeflung zu bringen und mit der man nach wenigen Handgriffen in der Lage ist, auch große, auf einem Tisch liegende Gegenstände zu messen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Strahlungsdetektor an einer Tragvorrichtung befestigt in Meßstellung zu dem Bereich bewegbar und außer Meßsfellung vom Bereich weg bewegbar ist, daß die Zielvorrichtung in ihrer Wirkphase ist, wenn der Strahlungsdetektor aufier Meßstellung ist und daß die Zielvorrichtung außer Wirkung ist, wenn der Strahlungsdetektor in Meßstellung ist.

Als Radionuklide wird man am besten Betastrahler verwenden, obwohl die Messung

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mit Gamma-Strahler grundsätzlich ebenfalls möglich ist. Die Zielvorrichtung kann mechanischer oder optischer Natur sein. Wenn sie mechanischer Natur ist, so kann sie zum Beispiel einen Draht umfassen, dessen Ende zum Bereich hingeschwenkt werden kann, so daß man mit dem Drahtende den Bereich anvisieren kann. Als Strahlungsdetektor wird man meistens ein Geiger-Müller-Zählrohr verwenden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele hervor. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 die eine Seitenansicht der Vorrichtung mit abgenommener Verkleidung,

wobei der Meßkopf schon seine Schwenkbewegung in die Arbeitsstellung

ausgeführt hat, jedoch noch nicht abgesenkt ist, Fig. la den rechten Bereich der Fig. 1 mit abgesenktem Meßkopf, Fig. 2 die Draufsicht zu Fig. 1, jedoch in einer Stellung, in der der Meßkopf

abgesenkt ist und strichpunktiert die Stellung eingezeichnet ist, in der

der Meßkopf aus dem Strahlengang der Zielvorrichtung herausgeschwenkt ist, Fig. 3 die Untersicht zu Fig. 2 längs dem Schnitt 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 die Seitenansicht gemäß Fig. 1, jedoch mit Verkleidung und abgesenktem

Meßkopf,

Fig. 5 die Vordersicht der Vorrichtung mit Verkleidung und aufgesetztem Aufsatz,

Fig. 6 die Seitenansicht zu Fig. 5 gemäß dem Pfeil A,

Fig. 7 die Draufsicht auf den Aufsatz,

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Fig, 8 die Draufsicht auf den Sitz im Tisch für die Blende,

Fig. 9 die Ansicht des Meßkopfes allein gemäß Pfeil B in Fig. I₁ jedoch ohne

Blende,
Fig. 10 die Draufsicht auf den zu messenden Bereich samt Lichtkreuz und

gestrichelt dem Ort, den später der Schlitz einnehmen wird, Fig.11 einen teilweisen Radialschnitt durch die Blende,

Fig.12 eine Axialansicht einer Kugelbüchse, teilweise aufgebrochen_o

Die Vorrichtung des Ausfuhrungsbeispiels hat einen Tisch 16, ein Gestell 17, einen Lichtfleckerzeuger 18, einen Meßkopf 19 sowie wahlweise verwendbar einen Aufsatz 21 (Fig. 7).

Der Tisch 16 ist schwer und biegesteif. Er hat vier Füße 22 und unterhalb des Meßkopfs 19 einen Sitz 23, der im wesentlichen aus einer zweistufigen Bohrung besteht, deren umlaufender Rand 24 eine Blende 26 exakt haltern kann. Damit ein Schlitz 27} der in Fig· 8 stellvertretend fUr die Blende gestrichelt eingezeichnet ist, ebenfalls eine genau definierte Lage einnimmt, sind in den Rand 24 zwei diametrale Nuten 28 eingebracht, die einen Positionierungslappen 29 der Blende 26 aufnehmen können. Man kann dadurch sicherstellen, daß der Schlitz 27 immer senkrecht zur Zeichnungsebene von Fig. 1 verlauft. Hat die Blende nur eine kreisrunde Öffnung, so ist diese Positionierungshilfe nicht notwendig. Wenn die Blende 26 im Sitz 23 liegt, so weist

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Ihr Abschirmröhrchen 31 nach oben, in dessen unterem Bereich das Radionuklld 32 liegt. Nach oben können dann die Strahlen aus dem Abschirmröhrchen 31 austreten und den vom Schlitz 27 definierten Bereich 33, welcher inFig. 10 gestrichelt eingezeichnet ist, einer Schicht 34 bestrahlen. Das Abschirmröhrchen 31 hat unten einen Halter 36, der in den. bereits erwähnten Positionierungslappen 29 übergeht und das ganze ist von unten durch eine Schraube 37 festgehalten. Der Halter 36 samt Positionierungslappen 29 liegt in Teilbereichen auf dem Grund 38 einer Radialnut an. Eine genauere Beschreibung der Blende ist hier nicht notwendig, da diese ansich bekannt ist. In der geschilderten Lage dient die Blende 26 zusammen mit der übrigen Vorrichtung der Anwendung der Durchstrahlungsmethode und hierzu wird die Blende 26 aus dem Meßkopf 19 nach Fig.. 1 herausgenommen und unten in den Sitz 23 gelegt.

Auf den Tisch 26 ist eine abziehbare weiße Folie 39 geklebt.

Gemäß Fig. 1 links am Tisch ist ein biegesteifer, etwa trapezförmiger Ständer 41 fest angeschraubt, in dessen oberen Bereich ejne Achse 42 schwenkbar gelagert ist, die durch einen Knebel 43 gelockert oder aber auch angezogen werden kann, so daß man

in der Lage ist, das Gestell 17 um eine geometrische Längsachse 44 zu verschwenken und nach dem Verschwenken den Knebel 43 so anzuziehen, daß das Gestell 17 am Ständer 41 υ η verschwenkbar festgeklemmt wird. Es kommen hier nahezu ausschließlieh nur zwei Schwenklagen in Betracht, nämlich die in Fig. 1 gezeichnete oder aber

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die in Fig. 5 gezeichnete, in der der Meßkopf 19 nach oben weist. Die Schwenkbewegung wird u. a. dadurch ermöglicht/veil der Abstand zwischen dem Tisch 16 und der geometrischen Längsachse 44 größer ist als der senkrechte Abstand zwischen der geometrischen Längsachse 44 einerseits und den am weitesten außen liegenden Bereich des Meßkopfes 19 und des Lichtfleckerzeugers 18 andererseits. Für die Veischwenkbarkeit trotz gedrungener Bauweise sorgt auch, daß die später noch zu besprechende obere Haibschaie 46 und untere Halbschale 47 Rundungen 48 in denjenigen Bereichen aufweisen, in denen die horizontalen Wände in senkrechte Wände Übergehen.

Das Gestell 17 umfasst eine massive hintere Wange 49, die senkrecht steht, rechteckigen Umriß hat und deren Ecken durch Rundungen 51 abgerundet sind, welche dem Innenradius der Rundung 48 entsprechen, so daß die Halbschalen 46, 47 dort zugleich auch eine Stütze finden. Parallel zur geometrischen Längsachse 44 liegt eine rechteckige metallische Platte 52, die ebenfalls sehr steif ist und mit ihrem linken Ende starr mit der Wange 49 verbunden ist. Wie man sieht, reicht die Wange 49 gleich weit unter wie über die Platte 52. Am rechten Ende ist die Platte 52 ebenfalls mit einer metallischen Wange 53 starr verbunden, die jedoch von der Platte 52 und gemäß Fig. 1 aus gesehen nur nach oben ragt, jedoch auch die Rundungen 54 gemäß den Rundungen 51 hat, so daß auch vorne die Halbschalen 46, 47 eine Auflage finden.

Mittels T-Leisten 56 mit sehr kurzem Fuß 57 und Schrauben 58, die im einen Fall

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die Gestalt eines Schwenkhandgriffes 59 haben, werden die Halbschalen 46, 47 an das Gestell 17 angepresst und tragen so zusätzlich noch etwas zur Versteifung des ansich schon sehr steifen Gestells 17 bei, das man deshalb gemäß Fig. 1 links fliegend lagern kann, so daß der rechte Bereich für Handgriffe, zu messende Proben und das Auge freibleibt.

In diesem Bereich ist der ansich bekannte Lichtfleckerzeuger 18 vorgesehen, der eine optische Achse 61 hat, welche etwa senkrecht zur geometrischen Längsachse 44 steht. Ein solcher Lichtfleckerzeuger 18 ist ansich bekannt. Erweist oben eine Birne 62 auf, besitzt in seinem Innern eine Vorrichtung63, die eine Kreuzlochblende darstellt und unten eine Projektionslinse 64 besitzt, so daß der Lichtfleckerzeuger 18 in der Lage ist, etwa in der Ebene der Oberseite des Tisches 16 ein scharfes Lichtkreuz 66 zu erzeugen, dessen Balken 67 senkrecht aufeinander stehen und deren Breite in der Größenordnung der Breite des Schlitzes 33 sind, im konkreten Ausführungsbeispiel etwa um den Faktor 2 schmäler sind, wie Fig. 10 zeigt. Die Balken 67 sind etwa 0,3 mm breit.

Der Lichtfleckerzeuger 18 ist mit einem massiven Rohr 68 an der Platte 52 festgeschraubt, dessen oberer Bereich von drei um je 120 versetzte Einstellschrauben durchquert wird. Mit diesen Einstellschrauben 69 ist man in der Lage, die optische Achse 61 im Bereich von wenigen Graden zu verändern, so daß man in der Lage ist, das projizierte Lichtkreuz 66 etwas wandern zu lassen.

Hinter dem Meßkopf 19 befindet sich eine Ausnehmung 71, in der ein 6 VoIt-

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Birnchen 72 vorgesehen ist, das eine Allgemeinbeieuchtung für den Bereich um den Sitz 23 Herum liefert.

Der Meßkopf 19 besitzt ein Zählrohr 73, das in bekannter Weise angeschlossen ist und dessen Zuleitungen - wie auch in allen anderen Fällen - nicht gezeichnet sind. Außen auf seinem von der Längsachse 44 wegweisenden Bereich ist ein Außengewinde 74 vorgesehen, auf das in der Lage nach Fig. 1 entweder eine Überwurfmutter 76 zum Festhalten der Blende 26 oder aber gemäß Fig. 5 eine Überwurfmutter 77 zum Festhalten des Aufsatzes 21 geschraubt werden kann. Die Überwurfmutter hält in Fig. 5 die Blende 26 nicht fest. Vielmehr liegt sie dann lose im Sitz 78, der gleich dem Sitz 23 gestaltet ist, einen umlaufenden Rand 79 aufweist, der nach innen versenkt ist und auch eine Nut 81 hat, welche dann den Positionierungslappen 29 aufnimmt. In Fig. 9 sieht man die Membrane 82 des Zählrohrs 73, weil dort die Blende 26 nicht gezeichnet ist. Es fehlt auch dort die Überwurfmutter 76.

Das gemäß Fig. 1 obere Ende des Zählrohrs 73 ist starr mit einem Schiebestück 83 verbunden, das etwa rechtflachförmige Gestalt hat, metallisch und biegesteif ist. Seine Ober- und Unterseite liegt parallel zur Platte 52 oder, was das gleiche bedeutet, etwa senkrecht zur optischen Achse 61. In der in Fig. 1 und 3 gezeichneten Lage fluchtet auch die geometrische Längsachse des kreiszylinderförmigen Zählrohrs 73 mit der optischen Achse 61 fast oder ganz genau. Das Schiebestück 83 wird senkrecht

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von einer Kugelbuchse 84 durchquert, die starr mit dem Schiebestück 83 verbunden ist, einen Radialschlitz 86 aufweist und innen durch einen Käfig 87 gehaltene Kugeliagerkugeln 88 besitzt, Eine solche Kugelbuchse 84 ist ein ansich bekanntes Bauelement und braucht nicht gesondert beschrieben zu werden. Zur Ausnehmung 89 für die Kugelbuchse 84 führt radial ein randoffener Schlitz 91, der um weniges durch eine Schraube 92 zugezogen werden kann, so daß die Ausnehmung 89 kleiner gemacht werden kann, wodurch auch der Radialschlitz 86 kleiner wird, der im Übrigen senkrecht zum Schlitz 91 steht. Durch diese Vorrichtung gelingt es, die Kugelbuchse 84 sowohl spielfrei als auch mit ganz geringer Reibung an einem Führungsbolzen 93 zu führen, der mit seinem gemäß Fig. 1 oberen Ende starr und senkrecht in der Platte 52 befestigt ist. Die geometrische Längsachse des Führungsbolzens 93 liegt in der Mittenebene des Schlitzes 27 der Blende 26. Natürlich könnte man auch eine andere ausgezeichnete Lage verwenden. Zum Beispiel könnte man die Mittenebene des Schlitzes 27 auch in die Zeichnungsebene legen, so daß die Verbindungsebene der geometrischen Längsachse des Führungsbolzens 93 zur geometrischen Längsachse eines Stehbolzens 94 senkrecht zueinander stehen.

Die Kugelbüchse 84 ist wesentlich kürzer/jls der Führungsbolzen 93 nach unten ragt und dient auf ihrem unter dem Schiebestück 83 herausragenden Bereich zugleich auch als Führung für eine Wendelfeder 96, die mit ihrem einen Ende am Schiebestück 63 und mit ihrem anderen Ende an einem Kopf 97 des Stehbolzens 94 anliegt und

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bestrebt ist, den Meßkopf 19 nach oben zu drücken, bis die obere Stirnfläche der Kugelbuchse 84 an der Unterseite der Platte 52 anschlägt.

Im Schiebestück 83 ist eine Hohlkehle 98 vorgesehen, die gemäß einem Verlauf nach Fig. 9 geschnitten ist. In der Hohlkehle 98 mündet eine Anschlagschraube 99, mit der eingestellt werden kann, daß die geometrische Längsachse des Führungsbolzens 93, die geometrische Längsachse des Stehbolzens 94 und die geometrische Längsachse des Zählrohrs 73 durch eine gemeinsame Ebene gehen. Der besseren Gleiteigenschaften wegen ist die Anschlagschraube 99 aus Kunststoff, während der Stehbolzen 94 metallisch ist, und mit seinem oberenEnde starr mit der Platte 52 verbunden ist.

Man kann also durch diese Konstruktion den Meßkopf 19 in die in Fig. 1 gezeichnete, in die in Fig. 1 α gezeichnete tiefere una die in Fig. 2 strichpunktiert angedeutete verschwenkte Lage bewegen. Für die Koordination dieser Bewegung dient die zu beschreibende Vorrichtung, bei der Federn deshalb benutzt werdm, um sie bis zu einem bestimmten Grad mechanisch vom Meßkopf 19 zu entkoppeln, so daß eine direkte starre Einwirkung auf diesen nicht möglich ist, so daß ungewollte Hindemisse nichts so verbiegen können, daß die Justierung nicht mehr stimmt und daß sich der Meßkopf 19 so weit absenkt, als dies zu messende Proben unterschiedlicher Dicke zulassen. Außerdem erspart man durch die Verwendung von Federn auch teure Übertragungsgetriebe. _ .- . . ■

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Ein Betätigungshebel 101 hat eine Drehachse 102, die senkrecht zur Platte 52 eteht und drehbar, jedoch axial unbeweglich, in dieser nahe ihrem gemäß Fig. 2 unteren Rand gelagert ist. In ihrem oberen Bereich ist die Drehachse 102 drehfest mit einem Rastkörper 103 verbunden, der zwei um fast 90 voneinander getrennte axiale Rastnuten 104 und 106 an seinem Umfang aufweist. Etwa diametral zur Rastnut 106 steckt ein Anschlagstift 107 radial im Rastkörper 103. Auf der Platte 52 ist starr ein Halteklotz 108 befestigt, an dem eine Bandfeder 109 mit ihrem einen Ende angeschraubt ist , deren anderes Ende frei ist und eine Sicke 111 hat, die entweder auf dem Umfang des Rastkörpers 103 gleitet oder in die Rastnuten eingreift und so den Rastkörper 103 festhält, und zwar befindet sich die Sicke 111 in der Rastnut 104, wenn der Meßkopf 19 die in Fig. 2 und 3 strichpunktiert angezeichnete Lage hat und befindet sich in der Rastnut 106, wenn der Meßkopf 19 die teife Lage gemäß Fig. la hat. Wenn der Meßkopf 19 lediglich vorgeschwenkt ist, jedoch noch nicht abgesenkt ist, hat man die in Fig. 1 gezeigte Konfiguration.

Eine stabförmige Feder 112 ist mit ihrem einen Ende 113 durch eine Bohrung in der Platte 52 am gezeichneten Ort gesteckt und dort etwa um 90 abgewinkelt, so daß. sie sich unter einem sehr spitzen Winkel gemäß Fig. 1 und 2 nach rechts und vorne erstreckt. Ihr rechter Endbereich 114 ist U-förmig abgebogen. Damit sie sich nicht zu weit nach oben bewegt, ist ein Anschlagbolzen 116 vorgesehen, der sich etwa auf der Mitte der Länge der Feder 112 befindet. Ein Gemäß Fig. 2 auf der Platte 52

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senkrecht stehender Bolzen 117 ergibt über den Anschlagstift 107 und den Rastkörper 103 den einen Anschlag für die Drehachse 102 dann, wenn die Sicke 111 in der Rastnut 106 ist. Weiter kann die Drehachse 102 gemäß Fig. 2 im Uhrzeigersinn nicht gedreht werden. Die Feder 114 ist so vorgespannt, daß sich ihr Endbereich 114 von der Platte 52 wegbewegen will. Dreht man den Betätigungshebel 101 so, daß gemäß Fig. 2 der Anschlagstift 102 etwa von 10.oo Uhr auf die gezeichnete 1 .oo Uhr-Stellung geht, ist zunächst in der 10.oo Uhr-Stellung keine Berührung zwischen dem Anschlagstift 107 und der Feder 112 vorhanden und nur der Anschlagbolzen 116 hindert sie, sich zu weit über der Platte 52 aufzubäumen. Etwa bei 11 .oo Uhr gelangt der Anschlagstift 107 zum ersten Mal in Kontakt mit der Feder 112 und drückt sie dann immer weiter mit ihrem Endbereich 114 nach unten, bis der Anschlagstift 107 am Anschlagbolzen 116 anschlägt.

Das Ende 118 des Endbereichs 114 steckt lose in einer Bohrung 119 eines Stoßstifts 121, der kreiszylindrisch ist und die Platte 52 längsverschiebt ich in einer Bohrung durchquert, die nahe der Bohrung für den Führungsbolzen 93 liegt. Es kann deshalb die untere Stirnfläche 122 (Fig. la) des Stoßstifts 121 dauernd auf der oberen Stirnfläche 123 der Kugelbuchse 84 aufliegen. Bewegt sich daher die Feder 112 mit ihrem Endbereich 114 nach unten, so drückt sie auch den Stoßstift 121 gegen die Kraft der Wendelfeder 96 nach unten, wodurch auch der ganze Meßkopf 19 nach unten gedrückt wird. Dabei kommt das Ende 118,wie. in Fig. la gezeigt, etwas über die Feder 112

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zu liegen, was bedeutet, daß die Feder 112 günstigerweise auch noch etwas tordiert wird«,

Von der Drehachse 102 wird auch die Schwenkbewegung des Meßkopfs 19 abgeleitet, und zwar ist hierzu ein Federstab 124 mit seinem einen Ende drehfest mit demjenigenTeil der Drehachse 102 verbunden, der sich unterhalb der Platte 52 befindet. Das andere Ende des Federstabs 124 steckt lose in einem Auge 126 des Schiebestücks 83. Das Auge 126 befindet sich in der Nachbarschaft der Hohlkehle 98 auf deren Rückseite, so daß in der in Fig. 3 gezeichneten Lage der Federstab 24 das Schiebestück 83 sanft , jedoch genügend stark gegen den Stehbolzen 94 drängt. Ein Vergleich der Fig. 1 mit der Fig. la zeigt, daß der Federstab 24 in der Lage ist, die Auf- und Abbewegung des Meßkopfs 19 mitzumachen und kann die Wendelfeder 96 in ihrer Vorspannung unterstützen. Wie Fig_e 3 zeigt, dient der Federstab 124 auch zugleich als sanfter Anschlag für das Schiebestück 83, wenn der Meßkopf 19 weggeschwenkt ist.

Fig. 2 zeigt auch, daß das Birnchen 72 dann nicht abgedeckt wird, wenn entweder der Meßkopf 119 ganz vor oder ganz zurückgeschwenkt ist.

Das Lichtkreuz 66 ist in den Fig. 2 und 3 gestrichelt eingezeichnet und es geht aus diesen Figuren hervor, daß der Meßkopf 19 in Arbeitsstellung sich im Strahlengang

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des Lichtkreuzes 66 befindet und dieses damit abschattet. An den vorderen Enden der parallelen horizontalen Leisten 56 ist über zwei Randhalter 127 und Schrauben 128 ein kissenförmiges Vergrößerungsglas 129 gemäß Fig. 2, 3 und 5 schräggestellt angeordnet, so daß man den Bereich unter dem Meßkopf 19 vergrößert erkennen kann. Im hochgeschwenkten Zustand gemäß Fig. 5 und 6 kann das Vergrößerungsglas 129 nicht herausfallen, weil es dann lediglich gegen die Wange 53 stoßen würde.

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In dieser Stellung wird der Aufsatz 21 aufgesetzt, der dann auf den oberen Stirnseiten der Leiste 56 aufsteht. In diesem Zustand hat die Wendelfeder 96 noch eine weitere Aufgabe zu erfüllen: Je mehr man nämlich die Überwurfmutter 77 anzieht, desto höher bewegt sich das Zählrohr 73 nach oben durch die Ausnehmung 130 hindurch und desto mehr wird die Wendelfeder 96 gesteckt, so daß sie den Aufsatz 16 nach unten zieht, und dadurch mehr gegen die Leiste So presst. '

Auf dem Aufsatz 21 ist hinten ein Rohr 131 befestigt, das unten mit einer Schraube 132 gekontert ist und oben von einem waagrechten Balken 133 durchquert wird, dessen freies Ende senkrecht durch einen Niederrialtestift 134 durchquert wird, der' seinerseits frei Iängsverschieblich einem Rohr 136 geführt ist, welches der Höhenlage nach mittels einer Schraube 137 am Balken 133 festgeklemmt werden kann, so daß ein Gewicht 138, welches fest mit dem oberen Ende des Niederhaltestifts 134 verbunden ist, je nach Höhenlage des Rohrs 136 sich^nach unten bewegen kann, es sei

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denn, der Niederhaltest!ft 134 treffe mit seinem unteren Gummiende 139 auf eine im Schlitz 27 befindliche ^Probe.

Mit der beschriebenen Vorrichtung kann man also entweder nach dem Durchstrahlverfahren arbeiten. Hierzu legt man die Blende 26 in den Sitz 23, legt die Schidht 34 auf den Tisch 16 und senkt den Meßkopf 19 ab. Hierbei ragt der obere Rand 141 des Schlitzes 33 nur wenige zehntel Millimeter über die Folie%39. Man senkt zum Messen den Meßkopf 19 (natürlich ohne die Blende 26) ab und mißt dann.

Oder aber man schraubt bei der Anwendung der RUckstreuverfahren die Blende 26 vor das Zählrohr 73 und legt die Schicht 34 unter den Schlitz 27, die dann über dem Sitz 23 von unten abgestützt ist, weil im Sitz 23 eine nicht dargestellte UnterstUtzungsscheibe liegt, die die Fortsetzung der oberen Tischfläche bildet.

Schließlich ist auch eine Meßmethode im Rückstreuverfahren gemäß Fig. 4 und 5 möglich, bei der die Blende 26 einfach auf das Zählrohr gelegt wird, nach oben schaut und die Probe mit einem Niederhalter auf den Schlitz 27 niedergedruckt wird.

Um sicherzustellen, daß sich in der in Fig. 1 gezeichneten Gebrauchsweise der Schlitz 27 auch an der gewünschten Stelle befindet, eicht man die Vorrichtung wie folgt: Man bringt gemäß Fig. la eine Platte 142 mit einem Häufchen Knetstoff 143 unter den Meßkopf 19 und senkt diesen ab, birder Schlitz 27 im-Knetstoff 143 einen Abdruck

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macht. Dann schwenkt man den Meßkopf 19 zurück, so daß nun das Lichtkreuz 66 nach unten fällt. Man dreht nun an den Einstellschrauben 69 solange, bis sich das Lichtkreuz 66 in der gewünschten Weise exakt mit dem Schlitzabdruck im Knetstoff 143 deckt.

Es ist ersichtlich, daß hierzu die optische Achse 61 nicht exakt mit der äquivalenten Achse des Meßkopfs fluchten muß. Sie wird es im großen\jnd ganzen schon tun, braucht jedoch nicht genau übereinzustimmen. Die Bedingung ist lediglich, daß das Lichtkreuz 66 dort auftrifft, wo sich später der Schlitz 27 befindet, was sich auch bei einer schrägen Projektion erzielen lassen würde.

Diese Betrachung zeigt auch, daß bei der Führungsvorrichtung für den Meßkopf 19 trotz hochpräzisen Endergebnisses keine zu hohen Anforderungen gestellt werden müssen, da es lediglich darauf ankommt, den Meßkopf reproduzierbar immer wieder in seine Arbeitsstellung zu bringen. Wie dies geschieht, ist im Grunde gleichgültig. Es kannte z. B. auch mit Pressluftvorrichtungen gearbeitet werden. Bei der Anwendung des DurchstraSIverfahrens ist manchmal ein Spalt zwischen Blende 26 und dem· Meßkopf 19 erwünscht (Meßkopf 19 ohne Blende 26 !), so daß ein plattenförmiger Meßgegenstand, ohne den Meßkopf 19 zu berühren, hindurchgezogen werden kann. Hierzu könnte die Absenkungsbewegung begrenzen, indem man einen weiteren, nicht gezeichneten verstellbaren Anschlag vorsieht.

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Claims

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Patentansprüche:

/ 1 A Meßvorrichtung zur Messung von Schichtdicken mit Hilfe von von

''—' Radionukliden ausgesandter Strahlung, die mit dem Material der Schicht

in Wechselwirkung tritt und danach von einem Strahlungsdetektor aufgenommen wird, mit einer Zielvorrichtung zum Bestimmen des zu bestrahlenden Bereichs der Schicht und mit einer zwischen das Radionuklid und die Schicht geschaltete, den Bereich definierende Blende, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsdetektor (73) an einer Tragvorrichtung (83,84,93,94) befestigt in Meßstellung zu dem Bereich (34) bewegbar und außer Meßstellung vom Bereich (33) weg bewegbar ist, daß die Zielvorrichtung (18) in ihrer Wirkphase ist, wenn der Strahlungsdetektor (73) außer Meßstellung ist und daß die Zielvorrichtung (18) außer Wirkung ist, wenn der Strahlungsdetektor (73) in Meßstellung ist.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, daß die

Zielvorrichtung (18) ein Lichtfleckerzeuger ist, der auf den Bereich (33) einen Lichtfleck (66) zu werfen vermag, dessen Abmessungen in der Größenordnung der Bereichsabmessungen sind.

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Meßvorrichtung nach Anspruch I₇ dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse (61) des Lichtfleckerzeugers (18) etwa koaxial zur Strahlungsrichtung (31) ist.

4. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsdetektor (73) sich zwischen dem Lichtfleckerzeuger (18) und dem Bereich (33) befindet.

5. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse (61) einstellbar ist.

6. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtfleck (66) ein Kreuz ist, das zwei rechtwinklige Balken (67) hat, deren Breite in der Größenordnung der Bereichsabmessung ist.

7. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (26) eine an sich bekannte Blende ist, die eine den Bereich (33) bestimmende Öffnung (27) hat, aus einem Material niederer Ordnungszahl ist und das Radionuklid (32) in einem

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Träger (31,36) trägt, der zur Öffnung (27) hin offen ist, in anderen Richtungen jedoch keine Strahlung durchlässt.

8. Meßvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (27) bei Rückstreumessungen wahlweise am Stahlungsdetektor (73) zwischen ihm und dem Bereich (33) befestigbar oder aber bei Durchstrahlungsmessungen in einen Sitz (23) in einem Tisch (16) jenseits des Bereichs (33) einlegbar ist.

9. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Blenden (26) , deren Öffnung (27) von der Kreisform abweicht, eine Justiervorrichtung (28,29,81) vorgesehen ist, die gestattet, eine Vorzugsrichtung der Öffnung (27) mit einem Balken (67) des Kreuzes (66) zum Fluchten zu bringen.

10. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragvorrichtung (83,84,93,94) und die Zielvorrichtung (18) an einem Gestell (17) vorgesehen sind, das um seine eine etwa horizontale geometrische Längsachse (44) um 180 schwenkbar ist.

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I!. Meßvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die

geometrische Längsachse (44) so hoch über dem Tisch (16) angeordnet ist, daß eine freie Schwenkbewegung ermöglicht ist.

12. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (17) fliegend an einem mit dem Tisch (16) verbundenen Ständer (41) über eine Achse (42) verbunden ist und daß die Tragvorrichtung (83,84,93,94) und die Zielvorrichtung (18) in dem von dieser Achse (42) entfernten Bereich des Gestells (17) vorgesehen ist.

13. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse (61) die geometrische Längsachse (44) und die Richtung der Strahlung (31) sich schneiden.

14. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (17) an seinem entfernten Bereich ein Vergrößerungsglas (129) trägt, das auf den zu messenden Bereich (33) gerichtet ist.

15. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

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dadurch gekennzeichnet, daß am Gestell (17) eine den zu messenden Bereich (33) ausleuchtende Allgemeinbeleuchtung (72) vorgesehen ist.

16. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Tisch (16) eine lichtstark reflektierende Abziehfolie (39) vorgesehen ist,

17. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragvorrichtung (83,84,93,94) am Gestell (17) einen nach unten weisenden Führungsbolzen (93) aufweist, der sich etwa senkrecht zum Tisch (16) etwa parallel zur Richtung (31) der Strahlung erstreckt, daß der Strahlungsdetektor (73) unter einem Schiebestück (83) starr befestigt ist, das schwenkbar und zwischen zwei axialen Anschlägen (67,52) längsverschieblich vom Führungsbolzen (93) durchquert wird, und daß mindestens ein weiterer Anschlag (94) vorgesehen ist, der die Schwenkbewegung in der Arbeitsstellung des Strahlungsdetektors (73) begrenzt.

18. Meßvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das SchiebestUck (83) eine spielfrei einstellbare Kugelbuchse (84) aufweist, die vom kreiszylindrischen Führungsbolzen (93) durchquert wird und starr mit dem SchiebestUck (83) verbunden ist.^

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19. Me(Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Anschlag (94) ein Stehbolzen ist, der starr mit dem Gestell (17) verbunden parallel zum Führungsbolzen (93) nach unten ragt und gegen den eine weniger als 270 offene Hohlkehle (98) des Schiebestücks (83) anschlägt.

20. Meßvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hohlkehle (98) eine verstellbare Anschlagschraube (99) für den Stehbolzen (94) mündet.

21. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, 17 - 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine einen Betätigungshebel (101) aufweisende Drehachse (102) mit Verrastungsvorrichtung (109,111,103) in mehreren Drehstellungen parallel zum Führungsbolzen (93) und in dessen Nachbarschaft vorgesehen ist, die an ihrem einen Ende einen mitnehmbaren Federstab (124) aufweist, dessen freies Ende in .Wirkungsverbindung mit dem Schiebestück (83) steht und bei seiner Drehung das Schiebestück (83) entsprechend federnd mitnimmt und daß an der Drehachse (102) ein dritter Anschalg (107) vorgesehen ist, der über eine zwischengeschaltete zweite Feder (112) einen im Gestell (17) längsverschieblich,

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vorzugsweise parallel zu dem Führungsbolzen (93) gelagerten Stoßin Richtung
stift (121)/auf den zu messenden Bereich (33) zu schieben vermag und daß der Stoßstift (121) nahe des Führungsbolzens (93) auf das Schiebestück (84) trifft.

22. Meßvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmige zweite Feder (112) an ihren beiden Enden eingespannt ist und zwar mit ihrem einen Ende (113) am Gestell (17) und mit ihrem anderen Ende (118) am Stoßstift (121), daß der dritte Anschlag (107) die Feder (112) in Richtung auf den zu messenden Bereich (33) drückt und daß eine dritte Feder (93) vorgesehen ist, die eine das SchiebestUck (83) von dem zu messenden Bereich (33) wegdrückenden Vorspannung hnf

23. Meßvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Feder (93) eine Wendelfeder ist, die zwischen das freie Ende (67) des Führungsbolzens (93) und das Schiebestück (83) geschaltet ist.

24. Meßvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (17) oder dessen Verkleidung (46,47) bei nach oben weisender Strahlung ein Aufsatz (21) aufsetzbar ist, der in einer Öffnung (130) mindestens von der Blende (26) durchquert wird, daß der Strahlungs-

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detektor (73) fest/jedoch lösbar mit dem Aufsatz (21) verbindbar ist und daß sich auf dem Aufsatz (21) ein galgenartiger, verstellbarer Probenniederhalter (131,133,138,136,134,139) befindet.

25. Meßvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwurfmutter (77) vorgesehen ist, die auf ein Außengewinde (74) des Strahlungsdetektors (73) aufgeschraubt und auf dem Aufsatz (21) im Randbereich der Öffnung (130) aufliegend den Strahlungsdetektor (73) gegen die Kraft der zweiten und vorzugsweise auch dritten Feder (96, 124) in die Öffnung (130) zieht.

26. Meßvorrichtung nach Anspnjch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (46,47) zwei Halbschafen umfasst, von denen die Ausnehmungen (144) für den Lichtfleckerzeuger (18) und die Drehachse (102) und die andere gleiche eine Ausnehmung (145) für den Einblick durch das Vergrößerungsglas (129)/Ur den Strahlungsdetektor (73) samt seinen Bewegungen, den Führungsbolzen (93) und den Stahbolzen (94) aufweist, daß beide Halbschalen (46,47) U-förmigen Querschnitt bei gleichen Umrissen haben und daß sie mittels zweier Deckleisten (56) am Gestell (17) festgeklemmt sind.

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27. Verfahren zum Kalibrieren der Meßvorrichtung bei RUckstreumessungen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Strahlungsdetektor (73) samt Blende (26) soweit abgesenkt wird, bis die Öffnung (27) der Blende (26) in einer plastischen Masse (143) z.B. Knetstoff, einen Abdruck hinterlässt und daß danach die Zielvorrichtung (18) mit ihrer Anzeige (66) auf den Abdruck eingereichtet wird.

28. Verfahren zur Eichung der Meßvorrichtung bei Durchstrahlungsmessungen nach einem oder mehreren der vorhergehendenAnsprüche 1 - 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige (66) der Zielvorrichtung (18) auf die Öffnung (27) der im Tisch (16,23) liegenden Blende (26) gerichtet wird, daß danach der zu messende Bereich (33) auf den Tisch gelegt und verschoben wird, bis die Anzeige (66) mit dem Bereich (33) übereinstimmt .

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