DE2039646B2 - Messvorrichtung zur schichtdickenmessung mit radionukliden - Google Patents

Messvorrichtung zur schichtdickenmessung mit radionukliden

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DE2039646B2 DE19702039646 DE2039646A DE2039646B2 DE 2039646 B2 DE2039646 B2 DE 2039646B2 DE 19702039646 DE19702039646 DE 19702039646 DE 2039646 A DE2039646 A DE 2039646A DE 2039646 B2 DE2039646 B2 DE 2039646B2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorricbtung 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 zu bestrahlenden Bereich definierende Blende.
Es ist bekamt, bei solcher Messungen Blenden zu verwenden, deren öffnungen in den Abmessungen vergleichbar sind mit den zu messenden Bereichen. Zum Beispiel haben diese öffnungen die Gestalt von Schlitzen 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 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 verdeck' der Meßkopf, welcher meist aus einem Geiger-Müller-Zählrohr und einer Blende besteht, den zu messenden Bereich für 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 z.B. eini, Leiterbahn einer gedruckten Schaltung zeigt. Mit den eingangs erwähnten Meßvorrichtungen muß man nämlich in der Lage sein, auf verschiedenen Abschnitten einer Leiterbahn unterschiedMche 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. Für das richtige Messen ist jedoch unbedingt notwendig, daß die öffnung in der Blende mit ihrem äußeren Rand den zu u essenden 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 liegenbleiben können.
Es ist bekannt, zur Lösung solcher Probleme das zu niesende Objekt mit der zu messenden Seite nach oben auf eine Unterlage zu legen und auf dieses zu , csse.ide Objekt einen Ring von etwa 10 cm Durchmessern zu legen. In diesen Ring wird ein genau pas-
sendes Vergrößerungsglas eingesetzt, in dessen Fassung ein Fadenkreuz vorhanden ist und dessen Fassung eine seitliche Durchbrechnung 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 Schaltung 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 zurückgestreute Strahlung vom Zählrohr angenommen wird. Auch kann man die Blenden normaler Größe verwenden, die dann sowohl im Handrncßkopf als auch in der üblichen Meßapparatur verwendbar sind.
Wenn man jedoch zylindrische Flächen mit größerem Radius messen will, so wird 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.
Hs 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 ist, 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 bis 2O°/o 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 gedachter Kreuzungsmittelpunkt 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 Realtion während der ganzen Lebensdauer der Vorrichtungen bestehen bleibt, denn ein Nachkalibirieren ist praktisch nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Vorrichtungen eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die ohne zeitraubenden Umbau sowohl für die Meßmethode nach dem Durchstrahlungsverfahren als auch nach dem Rückstreuverfahren verwendbar ist, wobei in einfacher Weise kleine Meßobjekte oder verschiedene Abschnitte eines größeren Meßobjektes in die richtige reproduzierbare Lage gegenüber der den zu bestrahlenden Bereich definierenden Blende gebracht werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Meßkopf an einer Tragvorrichtung befestigt ist, durch die der Meßkopf wahlweise in der außer Meßstellung zu dem zu messenden Bereich schwenkbar und axial bewegbar ist, und daß sich der Meßkopf in Meßstellung im Strahlengang des Lichtkreuzes der Zielvorrichtung befindet und dieses damit abschattet.
Durch die Erfindung wird es ermöglicht, genau und jederzeit reproduzierbar die Meßstelle bestimmen zu kennen, die im Rückstreuverfahren gemessen werden soll oder aber die Vorrichtung in eine solche verwandelt werden kann, mit der unter Verwendung des Durchstrahlungsverfahrens gearbeitet werden kann. Durch die Verwendung von Licht bei der Zielvorrichtung stört diese die Bewegungen des Meßkopfes nicht. Durch die Schwenkbarkeit und axiale Bewegbarkeit benötigt man nur einen einfachen und deshalb mit verhältnismäßig niedrigen Kosten genau realisierbaren Bewegungsmechanismus.
Als Radionuklide wird man am besten Bestrahler verwenden, obwohl die Messung mit Gamma-Strahler grundsätzlich ebenfalls möglich ist. 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 zeigt
F i g. 1 die eine Seitenansicht der Vorrichtung mit abgenommender Verkleidung, wobei der Mrßkopf schon seine Schwenkbewegung in die Arbeitsstellung ausgeführt hat, jedoch noch nicht abgesenkt ist.
F i g. 1 a den rechten Bereich der F i g. 1 mil abgesenktem Meßkopf,
F i g. 2 die Draufsicht zu F i g. 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,
F i g. 3 die Untersicht zu F i g. 2 längs dem Schnitt 3-3 inFig. 1,
Fig.4 die Seitenansicht gemäß Fig. 1, jedoch mi) Verkleidung und abgesenktem Meßkopf,
F i g. 5 die Vordersicht der Vorrichtung mit Verkleidung und aufgesetztem Aufsatz,
F i g. 6 die Seitenansicht zu F i g. 5 gemäß derr Pfeile,
F i g. 7 die Draufsicht auf den Aufsatz,
F i g. 8 die Draufsicht auf den Sitz im Tisch für du Blende,
Fig.9 die Ansicht des Meßkopfes allein gemäl Pfeil B in F ig. 1, jedoch ohne Blende,
F i g. 10 die Draufsicht auf den zu messenden Be reich samt Lichtkreuz und gestrichelt dem Ort, dci später der Schlitz einnehmen wird,
F i g. 11 einen teilweisen Radialschnitt durch di Blende.
Fig. 12 eine Axialansicht einer Kugelbüchse, teilweise aufgebrochen.
Die Vorrichtung des Ausführungsbeispiels hat ei ".en Tisch 16, ein Gestell 17, einen Lichtfleckerzeuger 18, einen Meßkopf 19 sowie wahlweise verwendbar einen Aufsatz 21 (F i g. 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 halten kann. Damit ein Schlitz 27, der in F i g. 8 stellvertretend für 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 F i g. 1 verläuft. Hat die Blende nur eine kreisrunde öffnung, so ist diese Positionierungshilfe nicht notwendig. Wenn die Blende 26 im Sitz 23 liegt, so weist ihr Abschirmröhrchen 31 nach oben, in dessen unterem Bereich das Radionuklid 32 liegt. Nach oben können dann die Strahlen aus dem Abschirmröhrchen 31 austreten und den vom Schlitz 27 definierten Bereich 33, welcher in Fig. 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 an sich 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 F i g. 1 herausgenommen und unten in den Sitz 23 gelegt.
Auf den Tisch 16 ist eine abziehbare weiße Folie 39 geklebt.
Gemäß Fig. 1 ist am Tisch 16 links ein biegesteifer, etwa trapezförmiger Ständer 41 fest angeschraubt, in dessen oberen Bereich eine 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 unverschwenkbar festgeklemmt wird. Es kommen hier nahezu ausschließlich nur zwei Schwenklagen in Betracht, nämlich die in F i g. 1 gezeichnete oder aber die in F i g. 5 gezeichnete, in der der Meßkopf 19 nach oben weist. Die Schwenkbewegung wird unter anderem dadurch ermöglicht, weil 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 außenliegenden Bereich des Meßkopfes 19 und des Lichtfleckerzeugers 18 andererseits. Für die Verschwenkbarkeit trotz gedrungener Bauweise sorgt auch, daß die später noch zu besprechende obere Halbschale 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 gcometrisehen 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
ίο Platte 52 ebenfalls mit einer metallischen Wange 53 starr verbunden, die jedcch von der Platte 52 und gemäß F i g. 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 die Gestalt eines Schwenkhandgriffes 59 haben, werden die Halbschalen 46, 47 an das Gestell 17 angepreßt und tragen so
ao zusätzlich noch etwas zur Versteifung des an sich schon sehr steifen Gestells 17 bei, das man deshalb gemäß F i g. 1 links fliegend lagern kann, so daß der rechte Bereich .für Handgriffe, zu messende Proben und das Auge frei bleibt.
In diesem Bereich ist der an sich bekannte Lichtfleckerzeuger 18 vorgesehen, der eine optische Achse 61 hat, welche etwa senkrecht zur geometrischen Längsachse 44 steht. Ein solcher Lichtfleckerzeugei 18 ist an sich bekannt. Er weist oben eine Birne 62 auf, besitzt in seinem Innern eine Vorrichtung 63, die eine Kreuzlochblende darstellt und unten eine Projektionslinse 64 besitzt, so daß der Lichtneckerzeuger 18 in der Lage ist, etwa in der Ebene der Oberseite des Tisches 16 ein scharfes Lichtkreuz 66 zuerzeugen, dessen Balken 67 senkrecht aufeinander stehen und deren Breite in der Größenordnung dei Breite des Schlitzes 33 sind, im konkreten Ausführungsbeispiel etwa um den Faktor 2 schäler sind, wie Fig. 10 zeigt. Die Balken 67 sind etwa 0,3 mm breit Der Lichtfleckerzeuger 18 ist mit einem massiver 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, se daß mau in der Lage ist, das projuzierte Lichtkreu; 66 etwas wandern zu lassen.
Hinter dem Meßkopf 19 befindet sich eine Aus nehmung 71, in der ein 6-VoH-Birnchen 72 vorgese hen ist, das eine Allgemeinbeleuchtung für den Be reich um den Sitz 23 herum liefert.
Der Meßkopf 19 besitzt ein Zählrohr 73, das ii bekannter Weise angeschlossen ist und dessen Zulei tungen — wie auch in allen anderen Fällen — nich gezeichnet sind. Außen auf seinem von der Längs achse 44 wegweisenden Bereich ist ein Außenge winde 74 vorgesehen, auf das in der Lage nacl F i g. 1 entweder eine Überwurfmutter 76 zum Fest halten der Blende 26 oder aber gemäß Fig.5 ein Überwurfmutter 77 zum Festhalten des Aufsatzes 2 geschraubt werden kann. Die Überwurfmutter 71 hält in F i g. 5 die Blende 26 nicht fest. Vielmeh liegt sie dann lose im Sitz 78, der gleich den Sitz 2. gestaltet ist, einen umlaufenden RanJ 79 aufweisi der nach innen versenkt ist und auch eine Nu
81 hat, weiche dann den Positionicrungslappei 29 aufnimmt. In Fig. 9 sieht man die Membran
82 des Zählrohrs 73, weil dort die Blende 26 nich
gezeichnet ist. Es fehlt auch aort die Überwurfmutter 76.
Gemäß Fig. 1 ist das obere Ende des Zählrohrs 73 starr mi' einem flachen Schiebestück 83 verbunden, das etwa rechteckige 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 F i g. 1 und 3 gezeichneten Lage fluchtet auch die geometrische Längsachse des kreiszylinderföimigen Zählrohrs 73 mit der optischen Achse 61 fast oder ganz oenau. Das Schiebestück 83 wird senkrecht von einer Kugelbuchse 84 durchquert, die starr mit dem Schiebestück 83 verbunden ist, einen Radialschlitz 86 aufweist und innen durch einen Käfig 87 gehaltene Kugellagerkugcln 88 besitzt. Eine solche Kugelbuchse 84 ist ein an sich 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 seirom gemäß F ιjj. 1 übcicii Ende starr unu senKrccnt 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 Zeich;iungsebene legen, so daß die Verbindungsebene der geometrischen Längsachse des Führungsbolzens 93 zur geometrischen Längsachse eines Stehbolzens 94 senkrecht zueinander stehen.
Die Kugelbuchse 84 ist wesentlich kürzer als 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 83 und mit ihrem anderen Ende an einem Kopf 97 des Führungsbolzcns 93 anliegt und bestrebt ist, den Meßkopf 19 nach oben zu drücke.i, bis die obere Stirnfläche der Kugelbüchse 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 Stehboizens 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 üt, und mit seinem oberen Ende 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 F i g. 1 a gezeichnete tiefere und in die in F i g. 2 strichpunktiert angedeutete verschw ^nkte Lage bewegen. Für die Koordination dieser Bewegung dient die zu beschreibende Vorrichtung, bei der Federn deshalb benutzt werden, 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 Hindernisse 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.
Ein Betätigungshebel 101 hat eine Drehachse 102,
ίο die senkrecht zur Platte 52 steht 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 fas 90° voneinander getrennte axiale Rastnuten 104 und 106 an seinem umfang aufweist. Etwa diametral zur Rastnut
106 steckt ein Anschlagstift 107 radial im Rastkör-" per 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 tiefe Lage gemäß F i g. 1 a hai. Wenn der Meßkopf 19 lediglich geschwenkt ist, jedoch noch nicht abge-
senkt ist, hat man die in F i g. 1 gezeigte Konfiguration.
Eine stabförmige Feder 112 ist mit ihrem einen Ende 113 durch eine Bohrung in der Platte 52 am gezeichneten Ort gestreckt und fort etwa um 90° abgewinkelt, so daß sie sich unter einem sehr spitzen Winkel gemäß Fig. 1 und 2 nach ;echts 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 F i g. 2 auf der Platte 52 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 10Uhr auf die gezeichnete 1 Uhr-Stellung geht, ist zunächst in der 10 Uhr-Stellung keine Berührung zwischen dem Anschlagstift 107 und der Feder 112 vorhanüen und nur der Anschlagbolzen 116 hindert sie, sich zu weit über der Platte 52 aufzubäumen. Etwa bei 11 Uhr gelangt der Anschlagstift 107 zum ersten Mal in Kontakt mit der FeJer 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. i'er kieiszylindrisch ist und die Platte 52 längsveischieb'ic.h in einer Bohrung durchquert, die nahe der ßoruung für den Fübrungsbolzen 53 liegt. i£s kann deshalb die untere Stirnfläche 122 (Fig. 1 a) des Stoßstifts 121 dauernd auf der oberen Stirnfläche 123 der Kugelbuchse 84 aufliegen. Bewegt sich daher die Feder
11 12
112 mit ihrem Endbereich 114 nach unten, so drückt oberen Ende des Niederhaltestifts 134 verbunden ist. sie auch den Stoßstift 121 gegen die Kraft der Wen- je nach Höhenlage des Roh-s 136 sich nach unten delfeder 96 nach unten, wodurch auch der ganze bewegen kann, es sei üenn, der Niederhaltestift 134 Meßkopf 19 nach unten gedruckt wird. Dabei kommt treffe mit seinem unteren Gummiendc 139 auf eine das Ende 118, wie in F i g. 1 a gezeigt, etwas über die 5 im Schlitz 27 befindliche Probe.
Feder 112 zu liegen, was bedeutet, daß die Feder Mit der beschriebenen Vorrichtung kann man also 112 günstigerweise auch noch etwas tordiert wird. entweder nach dem Durchstrahlverfahren arbeiten. Von der Drehachse 102 wird auch die Schwenkbe- Hierzu legt man die Blende 26 in den Sitz 23, legt wegung des Meßkopf; 19 abgeleitet, und zwar ist die Schicht 34 auf den Tisch 16 und senkt den Meßhierzu ein Federstab 124 mit seinem einen Ende io kopf 19 ab. Hierbei ragt der obere Rand 141 des drehfest mit demjenigen Teil der Drehachse 102 ver- Schlitzes 33 nur wenige zehntel Millimeter über die bunden, der sich unterhalb der Platte 52 befindet. Folie 39. Man senkt zum Messen din Meßkopf 19 Das andere Ende des Federstabs 124 steckt lose in (natürlich ohne die Blende 26) ab und mißt dann,
einem Auge 126 des SchieDestücks 83. Das Auge 126 Oder aber man schraubt bei der Anwendung der befindet sich in de- Nachbarschaft der Hohlkehle 98 15 Rückstreuverfahren die Blende 26 vor das Zählrohr auf deren Rückseite, so daß in der in Fig. 3 gezeich- 73 und legt die Schicht 34 unter den Schlitz 27, die neten Lage der Federstab 24 das Schiebestück 83 dann über dem Stitz 23 von unten abgestützt ist, weil sanft, jedoch genügend stark gegen den Stehbolzen im Sitz 23 eine nicht dargestellte Unterstützungs-94 drängt. Ein Vergleich der F i g. 1 mit der F i g. 1 a scheibe liegt, die die Fortsetzung der oberen Tischzeigt, daß der Federstab 124 in der Lage ist, die Auf- ao fläche bildet.
und Abbewegung des Meßkopfs 19 mitzumachen Schließlich ist auch eine Meßmethode im Rück- und kann die Wendelfeder 96 in ihrer Vorspannung streuverfahren gemäß Fig.4 bis 6 möglich, bei der unterstützen. Wie Fig.3 zeigt, dient der Federstab die Blende 26 einfach auf das Zählrohr gelegt wird, 124 auch zugleich al? sanfter Anschlag für das Schie- nach oben schaut und die Probe mit einem Niederbestück 83, wenn der Meßkopf 19 weggeschwenkt ist. as halter auf den Schlitz 27 niedergedrückt wird.
F i g. 2 zeigt auch, daß das Birnchen 72 dann nicht Um sicherzustellen, daß sich in der in F i g. 1 geabeedeckt wird, wenn entweder der Meßkopf 119 zeichneten Gebrauchsweise der Schlitz 27 auch an ganz vor oder ganz zurückgeschwenkt ist. der gewünschten Stelle befindet, eicht man die Vor Das Lichtkreuz 66 ist in den F i g. 2 und 3 gestri- richtung wie folgt: Man bringt gemäß F i g. 1 a eine chelt eingezeichnet und es geht aus diesen Figuren 30 Platte 142 mit einem Häufchen Knetstoff 143 unter hervor, daß der Meßkopf 19 in Arbeitsstellung sich den Meßkopf 19 und senkt diesen ab, bis der Schlitz im Strahlengang des Lichtkreuzes 66 befindet und 27 im Knetstoff 143 einen Abdruck macht. Dann dieses damit abschattet. An den vorderen Enden der schwenkt man den Meßkopf 19 zurück, so daß nun parallelen horizontalen Leisten 56 ist über zwei das Lichtkre iz 66 nach unten fällt. Man dreht nun Randhalter 127 ui.J Schrauben 128 ein kissenförmi- 35 an den Einstellschrauben 69 so lange, bis sich das ges Vergrößerungsglas 129 gemäß F i g. 2,2 und 5 Lichtkreuz 66 in der gewünschten Weise exakt mit schräggestellt angeordnet, so daß man den Bereich dem Schlitzabdruck im Knetstoff 143 deckt,
unter dem Meßkopf 19 vergrößert erkennen kann. Es ist ersichtlich, daß hierzu Jie optische Achse 61 Im hochgeschwenkten Zustand gemäß Fig. 5 und 6 nicht exakt mit der äquivalenten Achse des Meßkann Jas Vergrößerungsglas 129 nicht herausfallen, 40 kopfs fluchten muß. Sie wird es im großen und ganweil es dann lediglich gegen die Wange 53 stoßen zen schon tun, braucht jedoch nicht genau übcreinzuwürde. stimmen. Die Bedingung ist lediglich, daß das Lichtin dieser Stellung wird der Aufsatz 21 aufgesetzt, kreuz 66 dort auftrifft, wo sich später der Schlitz 11 der dann auf den oberen Stirnseiten der Leiste 56 befindet, was sich auch bei einer schräget ' rojektior aufstcht. In diesem Zustand hat die Wendelfeder 96 45 erzielen lassen würde.
noch eine weitere Aufgabe zu erfüllen; Je mehr man Diese Betrachtung zeigt auch, daß bei der Fülv
nämlich die Überwurfmutter 77 anzieht, desto höher rungsvorrichtung für den Meßkopf 19 trotz hochprä
bewegt sich das Zählrohr 73 nach oben durch die zisen Endergebnisses keine zu hohen Anforderunger
Ausnehmung 130 hinc'urch und desto mehr wird die gestellt werden müssen, da es lediglich darauf an Wendelfeder 96 gesteckt, so daß sie den Aufsatz 16 50 kommt, den Meßkopf reproduzierbar immer wiede
nach unten zieht, und dadurch mehr gegen die Leiste in seine Arbeitsstellung zu bringen. Wie dies gc
56 preßt. schicht, ist im Grunde gleichgültig. Es könnte ζ. Β
Auf dem Aufsatz 21 ist hinten ein Rohr 131 befe- auch mit Preßluftvorrichtungen gearbeitet werden
stigt, das unten mit einer Schraube 132 gekontert ist Bei der Anwendung des Durchstrahlverfahrcns is und oben von einem waagerechten Balken 133 55 manchmal ein Spalt zwischen Blende 26 und den
durchquert wird, dessen freies Ende senkrecht durch Meßkopf 19 erwünscht (Meßkopf 19 ohne Blend'
einen Niederhaltestift 134 durchquert wird, der 26!), so daß ein plattenförmiger Maßgegenstand, ohm
seinerseits frei längsverschieblich in einem Rohr 136 den Meßkopf 19 zu berühren, hindurchgezogen wer
geführt ist, welches der Höhenlage nach mittels einer den kann. Hierzu könnte die Absenkungsbcwegim Schraube 137 am Balken 133 festgeklemmt werden 60 begrenzen, indem man einen weiteren, nicht gezeich
kann, so daß ein Gewicht 138, welches fest mit dem neten verstellbaren Anschlag vorsieht.
Hierzu 2 Blatt Zeichnuncen

Claims (26)

Patentansprüche:
1. Meßvorrichtung zur Messung von Schichtdicken mit Hilfe von νρ,η RadionukJidW ausgesandter Strahlung, die mit dem Material der Schicht in Wechselwirk ang 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 ge- ίο schaltete, 4en zu bestrahlenden Bereich definierende Blende, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (19) an einer Tragvorrichtung (83, §4, 93) befestigt ist, durch, die d.er Meßkopf wahlweise in der außer Meßstellung zu dem zu messenden Bereich (33) schwenkbar und axial bewegbar ist, und daß sich der Meßkopf (19) in Meßstellung im Strahlengang (61) des Lichtkreuzes (66) der Zielvorrichtung (18) befindet und dieses damit abschattet.
2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zielvorrichtung (18) ein Lichtfleckerzeuger ist, der auf den zu bestrahlenden Bereich (33) der Schicht (34) einen Lichtfleck (66) zu werden vermag, dessen Abmessungen in der G ößenordnung der Bereichsabmessungen jind.
3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch-; 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 zu bestrahlenden Bereich (33) der Schicht (34) befindet.
5. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse (61) des Lichtfleckerzeugers (18) einstellbar ist.
6. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtfleck (66) ein Lichtkreuz 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 eine an sich beKannte Blende (26) verwendet wird, die einen den zu bestrahlenden Bereich (33) der Schicht (34) bestimmerden Schlitz (27) hat, und aus einem Material niederer Ordnungszahl besteht sowie das Radionuklid (32) trägt, das in einem Abschirmröhrchen (31) liegt, das zum Schlitz (27) hin offen ist, in anderen Richtungen jedoch keine Strahlung durchläßt.
8. Meßvorrichtung nacli Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (26) bei Rück- fio Streumessungen zwischen dem Strahlungsdetektor (73) und dem zu bestrahlenden Bereich (33) der Schicht (34) befestigbar und bei Durchstrahlungsmessungen in einen Sitz (23) eines die zu messende Schicht (34) tragenden Tisches (16) jenseits des zu bestrahlenden Bereichs (33) einlegbar ist.
9. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Blenden (26), deren öffnung (27) von der Kreisfopn abweicht, eine Justiervorrichtung (28, 29, 81) vorgesehen ist, durch die eine Vorzugsrichtung der öffnung (27) rait einem Balken (67) des Lichtkreuzes (66) des Lichtfleckerzeugers (18) zum Fluchten gebracht wird.
10. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragvorrichtung (83, 84, 93, 94) sowie die Zielvorrichtung (18) an einem Gestell (17) angeordnet sind, das um seine etwa horizontale geometrische Längsachse (44) um 180° schwenkbar ist.
11. Meßvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Längsachse (44) so hoch über dem Tisch (26) angeordnet ist, daß eine freie Schwenkbewegung ermöglich 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) und die Zielvorrichtung (18) an dem frei tragenden Teil des Gestells (17) angeordnet sind.
13. Meß vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die optische Achse (61) des Lichtfleckerzeugers (18) sowie die geometrische Längsachse (44) des Gestells (17) und die Strahlungsrichtung (31) des Radionuklids schneiden.
14. Keßvorrichtung nach tinem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (17) an seinem frei tragenden Teil ein Vergrößerungsglas (129) trägt, das auf den zu bestrahlenden Bereich (33) der Schicht (34) gerichtet ist.
15. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurcii gekennzeichnet, daß am Gestell (17) eine den zu bestrahlenden Bereich (33) der Schicht (34) ausleuchtende Allgemeinbeleuchtung (72) vorgesehen ist.
16. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Tisch (16) eine lichtstark ieflektierende 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) parallel zur Richtung (31) der Strahlung erstreckt, daß der Strahlungsdetektor (73) unter einem Schiebestück (83) starr befestigt ist, zwischen zwei axialen Anschlägen (67, 52) längsvcrschicblich vom Führungsbolzen (93) durchquert wird, sowie in die Arbeitsstellung des Strahlungsdetektors (73) schwenkbar ist, in der im Anschlag (94) die Schwenkbewegung begrenzt.
18. Meßvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebestück (83) eine spielfrei einstellbare Kugelbuchse (84) aufweist, die das Schiebestück am kreiszylindrischen Führungsbolzen (93) spielfrei führt.
059
19. Meßvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schwenkbewegung, des Schiebestücks (83) begrenzende Anschlag (94) ein Stehbolzen ist, der starr mit dem Gestell (17) verbunden parallel zum Führungsbolzen (93) qach unten ragt und gegen den eine weniger als 270° offene Hohlkehle (98) des Schiebestücks (83) anschlägt.
?Q. Meßvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hohlkehle (98) xq des Schiebestücks (83) eine verstellbare Anseblagschraube (99) für den Stehbolzen (94) mündet,
21. Meßvorr.'chtung na.eh einpm oder mehreren der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekenn?eichnet, daß ein Betätigungshebel (101) für die Schwenkbewegung eine Drehachse (10Z) aufweist, die mit einer Verrastvorrich.ung(i09, 111, 103) für mehrere Drehstellungen und mit dem einen Ende eines Federstabes (124) verbunden ist, dessen anderes Ende in Wirkungsverbindung mit dem Schiebestück (83) steht und bei seiner Drehung das Schiebestück (83) federnd mitnimmt, sowie daß im Rastkörper (103) ein Anschlagstift (107) steckt, der über eiue zwischengeschaltete stabförmige Feder (112) gegen einen im Gestell (17) längsverschieblich, vorzugsweise parallel zu dem Führungsbolzen (93) gelagerten Stoßstift (121) drückt, so daß der Stoßstift (121) nahe des Führungsbolzens (93) auf das Schiebestück (83) trifft und der ganze Meßkopf (19) nach unten gedrückt wird.
22. Meßvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmige Feder (112) an ihren beiden Enden eingespannt ist, indem sie mit ihrem einen Ende (113) durch eine Bohrung der Platte (52) und mit ihrem anderen Ende (118) in einer Bohrung (119) des Stoßstifts (121) gesteckt ist, und daß eine Wendelfeder (96) dos Schiebestück (83) nach oben drückt.
23. Meßvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelfeder (96) zwischen ei.ien Kopf (97) des Führungsbolzen (93) und das Schiebestück (83) geschaltet ist.
24. Meßvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Gestell (17) odsr dessen Verkleidung (46, 47) im hochgeschwenkten Zustand des Mcßkoptes (19) ein Aufsatz (21) aufsetzbar ist, der in einer Öffnung (130) von der Blende (26) durchquert wird, und daß der Strahlungsdetektor (73) fest, jedoch lösbar mit dcni Aufsatz (21) verbindbar ist, sowie daß der Aufsatz (21) einen galgenartigen, verstellbaren Probenniederhalter (131. 133, 138, 136, 134, 139) aufweist. -)5
25. Meßvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwurfmutter (77) des Meßkopfes auf ein Außengewinde (74) des Strahlungsdetektors (73) aufschraubbar ist und den Strahlungsdetektor (73) gegen die Kraft des Federstabes (124) und vorzugsweise der Wendelfeder (96) in die Öffnung (130) des Aufsatzes (21) ziel.ι
26. Mcßvorrichung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (46, 47) zwei Halbschalen umfaßt, deren eine die Ausnehmungen (144) für den Lichtfleckerzcugcr (Ί8) und die Drehachse (102) und deren andere Halbschale eine Ausnehmung (145) für den Einblick durch das Vergrößerungsglas (129). für d<?H Strahlungsdetektor (73), den Führungsbolzen (93) und den Stehbolzen (94) aufweist, und daß beide Halbschalen (46, 47) Unförmigen Querschnitt bei gleichen umrissen aufweisen und mittels zweier Deckleisten (50) am Gestell (17) festgeklemmt sind.
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