DE2540911C3 - Verfahren zur Bestimmung des Teilchenflusses in einer Vakuumbeschichtungsanlage und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung des Teilchenflusses in einer Vakuumbeschichtungsanlage und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
ermittelt werden kann, wobei Ti und T2 die
Transmission des Teilchenstromes jeweils ohne bzw. mit Dopplereffekt des Laserstrahls in den beiden
genannten Richtungen bedeuten und C1, ei und cj von 4"
der geometrischen Anordnung und vom Absorptionskoeffizienten der zu bestimmenden Teilchen bei
der Meßwellenlänge abhängige Konstanten darstellen.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- *r>
zeichnet, daß zuerst die Transmission T1 ohne Dopplereffekt an einer vorgewählten, einem Absorptionsmaximum
der nachzuweisenden Teilchensorte entsprechenden Stelle des Spektrums gemessen und anschließend die Laserwellenlänge um Δ λ V)
derart verändert wird, daß man für die Transmission Ti mit Dopplereffekt ein Minimum erhält, so daß sich
der Teilchenfluß ergibt nach der Formel
wobei c» eine von der geometrischen Anordnung und dem Absorptionskoeffizienten der zu messenden
Teilchen abhängige Konstante bedeutet.
5. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Laserstrahlung solcher Wellenlänge ''"
eingestrahlt wird, daß in dem zu messenden Teilchenstrom Resonanzfluoreszenz erregt wird,
und daß die Verschiebung der Absorplionswellenlänge infolge Dopplereffektes auf Grund der zur
Erregung der Fluoreszenz erforderlichen Wellenlän- '''' genverschiebung ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da 13 die Verschiebung der Absorptionswellenlänge
bei Vorliegen eines Dopplereffektes auf Grund der sich infolge dieser Verschiebung ergebenden
Änderung der Emissionsintensität der Fluoreszenzstrahlung ermittelt wird.
7. Vakuumbeschichtungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus
einem evakuierbaren Rezipienten mit Einrichtungen zur Erzeugung eines Teilchenstromes durch Verdampfung
und/oder Zerstäubung von Stoffen, Haltevorrichtungen für Substrate, auf denen dünne
Schichten niedergeschlagen werden sollen, eine Laser-Strahlungsquelle und mindestens einem Empfänger
zur Messung der Absorption, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind,
um den Laserstrahl in zwei verschiedenen Richtungen durch den Teilchenstrom zu führen, und zwar in
je einer Richtung ohne bzw. mit Dopplereffekt, und daß jeder der beiden Richtungen ein Strahlungsempfänger
zugeordnet ist, welcher die Intensität des Laserstrahles nach Durchlaufen des Teilchenstromes
zu messen ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Teilchenflusses in einer Vakuumbeschichtungsanlage
zur Herstellung dünner Schichten auf Substraten und eine Vakuumbeschichtungsanlage für
die Durchführung dieses Verfahrens, wobei der Teilchenstrom von einem Laserstrahl durchstrahlt, die
Schwächung der Intensität des Strahls infolge Absorption gemessen und daraus die Dichte ρ des Teilchenstromes
ermittelt wird.
Unter Teilchenfluß im Rahmen dieser Beschreibung wird die Menge der Teilchen verstanden, die während
einer Sekunde durch einen vorgegebenen Querschnitt des Teilchenstromes fließt. Die Messung des Teilchenflusses
hat beim Aufbringen von .;'ünnen Schichten auf Substrate eine besondere Bedeutung, weil die Schichteigenschaften
(Struktur, Gefüge, Änderung der stofflichen Zusammensetzung der Schicht infolge chemischer
Reaktionen der Teilchen während des Aufbringens usw.) wesentlich von der Aufbringungsgeschwindigkeit
beeinflußt werden, so daß für die reproduzierbare Herstellung dünner Schichten ein stets gleichbleibender
Teilchenfluß erforderlich ist. Üblicherweise werden die zum Aufbringen dünner Schichten benötigten Teilchenströme
durch thermisches Verdampfen oder durch Zerstäubung des aufzubringenden Materials durch
lonenbeschuß (z. B. durch Kathodenzerstäubung in Edelgasen) hergestellt. Die zu beschichtenden Substrate
werden im Teilchenstrom angeordnet, wobei die Kondensationsrate auf dem Substrat außer vom
Teilchenfluß noch vom Kondensationskoeffizienten abhängig ist.
Bisher bekanntgewordene Einrichtungen zur Überwachung der Kondensationsrate beruhen nur auf der
Messung der Dampfdichte ρ im Aufdampfstrom, im Raum zwischen der Dampfquelle und den Substraten.
Auch ist bekannt, daß die Dampfdichte aus der optischen Absorption ermittelt werden kann. Die
Dichte ρ steht mit der Aufdampfrate R in Zusammenhang gemäß der Formel
R = Q ■ ν
wobei ν die mittlere Geschwindigkeit der Dampfteilchen
in der Richtung von der Quelle zum Substrat
bedeutet. Letztere wurde ber diesen Absorptionsverfahren
bisher nicht gemessen. Die Verwendung eines DampfdichtemeBgerätes als Ratemeter beruht auf der
Voraussetzung, daß einer gemessenen Dampfdichte in einem bestimmten Aufdampfprozeß in einer vorgegebenen
Anlage stets eine bestimmte, von Messung zu Messung gleichbleibende Geschwindigkeit ν zugeordnet
ist Diese Voraussetzung trifft aber im allgemeinen nicht mit genügender Genauigkeit zu, so daß eine
sichere Ratemessung allein durch Messung der Dampfdichte nicht möglich ist.
Eine andere Art von bekannten Ratemetern benutzt die durch die Beschichtung eines in der Anlage
angeordneten Schwingquarzes sich ergebende Änderung seiner Eigenfrequenz, die mit Hilfe elektronischer
Meßeinrichtungen bestimmt wird. Aus der Frequenzänderung läßt sich die pro Zeiteinheit auf der Schwingquarzoberfläche
niedergeschlagene Masse und daraus die Zahl der zur Kondensation gelangenden Teilchen
ermitteln. Ein Nachteil dieser Geräte liegt darin, daß sie die Raiemessung nur während einer begrenzten Zeit
ermöglichen, weil die auf den Quarz aufbrachte Schicht eine gewisse Dicke nicht überschreiten darf.
Weitere Nachteile der bekannten Schwingquarz-Ratemeter liegen in den Störungen, die durch die
Wärmestrahlung von der Verdampfungsquelle her und die auf der Quarzoberfläche bei dessen Beschichtung
freiwerdende Kondensationswärme verursacht werden. Ferner sind Schwingquarzmeßeinrichtungen störanfällig
gegenüber elektrischen Gasentladungen, die in Beschichtungsanlagen, vor allem bei den verschiedenen
Verfahren der Festkörperzerstäubung durch Ionenbeschuß auftreten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art
zur direkten Bestimmung des Teilchenflusses anzugeben, so daß bei Kenntnis des Kondensationskoeffizienten
die Kondensationsrate exakt gemessen und gesteuert werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß
Erfindung dadurch gelöst, daß außerdem aus der sich infolge der durch die Geschwindigkeitskomponente des
Teilchenstromes in Richtung von der Quelle zum Substrat auf Grund des Dopplereffektes ergebenden
Verschiebung der Absorptionswellenlänge die Geschwindigkeit ν des Teilchenstromes in der genannten
Richtung bestimmt wird, so daß cbr Teilchenfluß als
Produkt aus den Größen Teilchenstromdichte ρ und Geschwindigkeit vermittelt werden kann.
Eine Vakuumbeschichtungsanlage zur Durchführung dieses Verfahrens besieht aus einem evakuierbaren
Rezipienten mit Einrichtungen zur Erzeugung eines Teilchensi7omes durch Verdampfung und/oder Zerstäubung
von Stoffen, Haltevorrichtungen für Substrate, auf denen dünne Schichten niedergeschlagen werden sollen,
einer Laser-Strahlungsquelle und mindestens einem Empfänger zur Messung der Absorption und ist
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um den Laserstrahl in zwei
verschiedenen Richtungen durch den Teilchenstrom zu führen, und zwar in je einer Richtung ohne bzw. mit
Doppiereffekt, und daß jeder der beiden Richtungen ein Strahlungsempfänger zugeordnet ist, welcher die
Intensität des Laserstrahles nach Durchlaufen des Teilchenstromes zu messen ermöglicht.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Beispiels einer für die Durchführung der Erfindung
geeigneten Vakuumbevchichtungsanlage näher erläu-
Die anliegende Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung die Vakuumkammer Vmit zwei Quellen Q,
und Qb, die einen Teilchenstrom erzeugen und mit deren Hilfe zwei verschiedene Stoffe nacheinander oder
gleichzeitig auf den Substraten Su niedergeschlagen werden können. Die Substrate sind auf einem drehbaren
Trägerteller, der über eine vakuumdichte Drehdurchführung mittels eines Motors M angetrieben wird,
befestigt Zur genauen Festlegung der Bedampfungszeiten sind schwenkbare Abdeckblenden Ba und Bb
vorgesehen. Eine Heizeinrichtung H ermöglicht es, die Substrate während der Beschichtung auf einer für den
jeweiligen Beschichtungsvorgang optimalen Temperatur zu halten.
Die Anordnung weist ferner eine Laser-Strahlungsquelle auf, wofür im Beispielsfall ein Farbstofflaser FL
verwendet wird, der mittels eines Stickstofflasers N gepumpt wird. Farbstofflaser haben für den erfindungsgemäßen
Zweck den Vorteil, daß sie in einem bestimmten Wellenlängenbereich kontinuierlich durchstimmbar
sind.
Der durch den Farbstofflaser erzeugte Strahl wird durch ein Fenster Fin die Vakuumbeschichtungsanlage
eingeführt durchquert den durch die Einrichtungen Qa und/oder Qb zur Verdampfung oder Kathodenzerstäubung
erzeugten Teilchenstrom und tritt durch ein gegenüberliegendes Fenster Fwieder aus der Vakuumkammer
aus. Er trifft dann auf einen Detektor D1 auf,
der die Messung der optischen Transmission 7*1 des Teilchenstromes bei der jeweiligen Laserwellenlänge
ermöglicht
Um die Fenster F vor Beschichtung durch gestreute Teilchen zu schützen, sind auf der Vakuumseite mehrere
Lochblenden vorgeschaltet welche den Laserstrahl ungehindert hindurchtreten lassen, die gestreuten
Teilchen jedoch größtenteils daran hindern, zum Fenster zu gelangen.
Für die Durchführung der Erfindung ist ein weiterer Laserstrahl erforderlich, der den Teilchenstrom in einer
zweiten Richtung, vorzugsweise parallel zu seiner Ha'jptbewegungsrichtung durchquert. Um jedoch einen
zweiten Laser einzusparen, kann aus dem ersten Laserstrahl mit Hilfe eines teildurchlässigen Spiegels 5p
ein Teilstrahl abgespalten und über weitere Spiegel R so umgelenkt werden, daß dieser Teilstrahl in der
gewünschten, der Bewegung des Teilchenstromes parallelen Richtung als zweiter Laserstrahl zur Verfügung
steht Dieser zweite Laserstrahl wird wiederum über durch Lochblenden geschützte Fenster in die
Vakuumkammer ein- und ausgeschleust, wie die Zeichnung zeigt Dem zweiten Strahl ist ein zweiter
Detektor Di zugeordnet, der die Transmission T2 dos
Teilchenstromes parallel zur Hauptbewegungsrichtung unzeigt.
Unter Transmission des Teilchenstromes wird das Verhältnis der Intensität / des Laserstrahls nach
Durchgang durch den Teilchenstrom zur Intensität /0 des Laserstrahls vor Eintritt in den Teilchenstrom
verstanden. /0 is*, entweder (bei einem hinreichend stabilen Laser) bekannt oder kann bei Abwesenheit des
Teilchenstromes mit den erwähnten Detektoren gemessen werden. Eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur
Bestimmung von /0 besteht darin, daß die Intensität der durchgelassenen Strahlung abwechselnd bei zwei eng
benachbarten Wellenlängen, von denen nur eine absorbiert wird, gemessen wird, und daraus das
Verhältnis von / (bei der absorbierenden Wellenlänge zu /0 (bei der nicht absorbierenden Wellenlänge)
errechnet wird.
Hinsichtlich der theoretischen Grundlagen des erfindungsgemäßen Verfahrens sei bemerkt, daß der
Teilchenstrom für die gegebene Laserwellenlänge in den beiden Richtungen einen unterschiedlichen optischen
Absorptionskoeffizienten besitzt.
Diese Erscheinung beruht auf den in den beiden Meßrichtungen verschieden großen Dopplereffekten
infolge der Bewegung der Teilchen; je nach Bewegungsrichtung
erscheinen die Absorptionslinien der Teilchen (z. B. eines Dampfes in einer Vakuumaufdampfanlage)
gegenüber der Lage dieser Linien für ruhende Teilchen verschoben. Im einfachsten Falle mißt man die
Absorpiion unter einem rechten Winkel zur Bewegungsrichtung der Teilchen (wobei sie keine nennenswerte
Geschwindigkeitskomponente in Richtung des Meßlichtstrahles besitzen) ohne Dopplereffekt, dagegen
rnü dem zweiten McSlichisirsh! parallel zur Bcwc
gungsrichtung, wofür sich ein maximaler Dopplereffekt ergibt.
Wird die Transmission des Teilchenstromes in zwei Richtungen für eine Laserwellenlänge, bei welcher die
Teilchen absorbieren, gemessen, dann kann der Teilchenfluß ermittelt werden nach der Formel
wobei Ti und T2 die Transmission des Teilchenstrornes
für den Laserstrahl in den beiden genannten Richtungen und Ci, Ci und cj von der geometrischen Anordnung und
vom Adsorptionskoeffizienten der zu bestimmenden Teilchen abhängige Konstanten bedeuten; letztere
können durch vorgängige Testmessungen bestimmt werden.
Man kann die beschriebene Messung nicht nur an der Stelle des Maximums einer Absorptionslinie durchführen,
sondern auch bei einer etwas davon abweichenden Wellenlänge an der Flanke der Absorptionslinie und
erhält damit zwei Vorteile. Man erreicht eine erhöhte Empfindlichkeit, da die Änderungsgeschwindigkeit der
Absorption bei Verschiebung der Lage der Absorptionslinie infolge Dopplereffekts wegen der größeren
Steilheit der Flanke größer ist als beim oder in der Nähe des Absorptionsmaximums. Weiterhin bietet die Messung
an der Flanke den Vorteil, daß die Änderung des Meß-Signals der Geschwindigkeit des Teilchenstromes
annähernd proportional ist.
In einem Beispiel wurde in der Vakuumkammer Titanmetall thermisch verdampft mit dem Ziel, eine
reine Titanschicht herzustellen. Das Ausgangsmetall Titan kann Verunreinigungen, z. B. TiO enthalten; bzw.
kann TiO auch durch chemische Reaktion mit dem Tiegel oder mit der Restgasatmosphäre gebildet
werden. Der fast ausschließlich aus Titanatomen bestehende Teilchenstrom weist also einen gewissen
Anteil an TiO-Molekülen auf. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht nun die getrennte Messung der
beiden Teilchenflüsse während der Aufdampfung. Für die Messung des Titanteilchenflusses wurde mit der
Wellenlänge A = 629,7 nm eingestrahlt und hierfür eine Transmission Tj = 0,643 in der zur Hauptbewegungsrichtung
des Dampfstromes senkrechten Richtung ermittelt; dies bedeutet also, daß der Titan-Dampfstrom
bei der genannten Wellenlänge und unter den gegebenen geometrischen Bedingungen eine Absorption
von 35,7% aufwies. Für die Transmission parallel zur Richtung des Dampfstromes ergab sich der Wert T2
= 0337.
wurden die Konstanten zuvor mit c\ = -1,95 χ ΙΟ12
cm-J, C2 - 1,64 χ ΙΟ5 cm sec-', C3 = 135 bestimmt.
Durch Einsetzen der gemessenen Transmissionen Ti und T2 in die obenerwähnte Formel errechnet sich
daraus ein Teilchenfluß von 1,75 χ ΙΟ16 Teilchen pro
cm2 und see.
Für die analoge Messung des TiO-Teilchenflusses
wurde die Wellenlänge K = 615,9 nm, bei welcher Wellenlänge TiO eine Absorptionsbande besitzt, verwendet.
In diesem Falle ergab sich Ti - 0,942, T2 =
0,968 und daraus der TiO-Teilchenfluß zu 2,13 χ ΙΟ«3
TiO- Moleküle pro cm2 und see.
Bei der Verdampfung von Nickel konnte der Ni-Teilchenfiuß durch die Absorption bei 388,2 nm und
der gleichzeitig auftretende Fluß von NiO-Molekülen mittels der Wellenlänge λ = 517,5 nm auf die
vorbeschriebene Weise bestimmt werden.
jr. ähnlicher Wsiss ksnn der Fluß süer im
Teilchenstrom vorhandenen Teilchen einzeln bestimmt werden, wenn eine geeignete Absorptionslinie zur
Verfügung steht. Dies gilt nicht nur für neutrale Atome und Moleküle sondern auch für Ionen, deren Absorptionsspektrum
sich von demjenigen der neutralen Teilchen wesentlich unterscheidet. Die Erfindung
ermöglicht auf diese Weise eine vollständige Überwachung der Stärke und Zusammensetzung des Teilchenstrom
··■·? in einer Vakuumbeschichtungsanlage. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens bei der Verdampfung von Gemischen, z. B. von Legierungen, wobei es eine genaue Überwachung
des Mischungsverhältnisses der einzelnen Komponenten ermöglicht und die erhaltenen Meßgrößen zur
Regelung des Aufdampfprozesses ausgenutzt werden können.
In einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zuerst Ti an einer vorgewählten, einem
Absorptionsmaximum der nachzuweisenden Teilchensorte entsprechenden Stelle des Spektrums gemessen
und anschließend die Laserwellenlänge um Δ A derart ι verändert, daß man für Ti ein Minimum erhält; es liegt
dann ein Absorptionsmaximum in der T2-Richtung für die veränderte Wellenlänge vor. UerTeilchenfluli ergibt
sich dann nach der Formel
wobei Ct eine von der geometrischen Anordnung und
dem Absorptionskoeffizienten der zu messenden Teilchen abhängige Konstante bedeutet.
Zum Beispiel wurde Eisen verdampft; dieses besitzt bei 385390 nm eine Absorptionslinie (Lage df. Maximums),
wenn in der Richtung quer zum Dampfstrom (so daß also kein Dopplereffekt auftritt) gemessen wird. In
Bewegungsrichtung des Dampfstromes dagegen erhält man bei der genannten Wellenlänge eine größere
Transmission, weil die Absorptionslinie infolge des Dopplereffektes nach längeren Wellenlängen verschoben
erscheint Im vorliegenden Beispiel erreichte man durch Vergrößerung der Wellenlänge um Δ λ — 1,2 χ
10-3nm, also bei Einstellung des Laserlichtes auf
3853912 nm ein Minimum der Transmission, was nach
den vorstehenden Ausführungen bedeutet daß in Bewegungsrichtung der Eisendampf bei dieser Wellenlänge
ein Absorptionsmaximum aufwies. Einsetzen der gemessenen Größen T\ und Δ λ in die zuletzt erwähnte
Formel ergibt dann für den Fe-TeilchenfluB den Wert
1,73 χ 1016. Hierbei wurde α wiederum vorgängig
durch eine Testmessung ermittelt
auf Grund der bekannten Therie des Dopplereffektes und der Messung von Dampfdichten auf Grund ihrer
optischen Absorption. Die Theorie dieser beiden Erscheinungen ist an sich bekannt und brauchte daher
nicht näher erläutert zu werden. s
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäüen
Verfahrens wird die Verschiebung der Absorptionswellenlänge infolge Dopplereffektes auf Grund der
zur Erregung der Fluoreszenz erforderlichen geänderten Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes ermittelt, to
Bei dieser Variante des Verfahrens ist nicht unbedingt ein zweiter Laserstrahl erforderlich; es kann dann auf
eine besondere Spiegelanordnung zur Gewinnung eines zweiten Laserstrahls verzichtet werden. Wird der
einzige verwendete Strahl parallel zur Bewegungsrichtung des Teilchenstromes eingestrahlt, ermöglicht dies
zunächst eine Absorption, woraus die Dichte des Teilchenstromes ermittelt werden kann. Die weitere
Messung der infolge Dopplereffekt gegenüber der Fluoreszenzanregung bei ruhendem Gas erforderlichen
Wellenlängenverschiebung des eingestrahlten Lichtes zur Fluoreszenzanregung der Teilchen ermöglicht dann
die Bestimmung der Geschwindigkeit der Teilchen; daraus erhält man den Teilchenfluß als Produkt von
Dichte χ Geschwindigkeit.
In abgeänderter Weise kann man das zuletzt beschriebene Verfahren auch in der Weise ausüben, daß
mit einer festen Laserwellenlänge, bei der die Teilchen absorbieren, eingestrahlt wird und die bei Vorliegen
eines Dopplereffektes auf Grund der Verschiebung des Absorptionsmaximums sich ergebende Änderung der
Emissionsintensität der Fluoreszenzstrahlung gemessen wird. Beispielsweise wurde für einen durch Kathodenzerstäubung
erzeugten Teilchenstrom aus Al-Teilchen mit einer eingestrahlten Wellenlänge von 394,401
nm Fluoreszenz angeregt und auf Grund der Absorption die Teilchenstromdichte bestimmt. Die Durchstrahlung
erfolgte in diesem Falle entgegen der Richtung des Teilchenstromes, so daß wegen des Dopplereffektes die
für eine Fluoreszenzanregung einzustrahlende Wellenlänge länger war als die für die Anregung von ruhendem
Gas erforderlichen Wellenlänge. Es wurde Δ λ = 6,1 χ lß-3nm gemessen. Daraus errechnet sich eine Teilchenstromgeschwindigkeit
von 4,6 χ lf^cm/sec und somit der Teilchenfluß zu
1,81 χ 1017cm-2sec-'
Es sei noch erwähnt, daß es für die Durchführung des ertindungsgemäüen Verfahrens vorteilhaft ist, Laser zu
verwenden, die eine auf eine Absorptionslinie der zu messenden Teilchen abstimmbare Emissionslinie mit
einer Halbwertsbreite liefern, die wesentlich geringer ist, als die Halbwertsbreite der betreffenden durch
Dopplereffekt verbreiteten Linie. Dies ist mit bekannten Lasern ohne weiteres zu erfüllen. Im gezeichneten
Beispiel wurde die Abstimmung durch ein drehbares Gitter G erreicht, dessen Neigung gegenüber dem
Laserstrahl durch eine elektromagnetische Steuerung EA/eingestellt wurde.
Claims (3)
1. Verfahren zur Bestimmung des Teilchenflusses
in einer Vakuumbeschichtungsanlage zur Herstel- r>
lung dünner Schichten auf Substraten, bei dem der Teilchenstrom von einem Laserstrahl durchstrahlt,
die Schwächung der Intensität des Strahls infolge Absorption gemessen und daraus die Dichte ρ des
Teilchenstromes ermittelt wird, dadurch ge- ι ο
kennzeichnet, daß außerdem aus der sich infolge der durch die Geschwindigkeitskomponente
des Teilchenstromes in Richtung von der Quelle zum Substrat auf Grund des Dopplereffektes ergebenen
Verschiebung der Absorptionswellenlänge die Ge- ι*
schwindigkeit ν des Teilchenstromes in der genannten Richtung bestimmt wird, so daß der Teilchenfluß
als Produkt aus den Größen Teilchenstromdichte ρ und Geschwindigkeit vermittelt werden kann.
2. Verfaßren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der TeüehenstsOm auf je einer Absorptionsstrecke mit und ohne Dopplereffekt,
vorzugsweise in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen von einem Laserstrahl durchstrahlt
und aus der unterschiedlichen Absorption in den ?r<
beiden Meßstrecken der Teilchenfluß ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilchenstrom in den beiden
Richtungen mit einem Laserstrahl gleicher Wellenlänge durchstrahlt wird und die in diesen beiden i(l
Richtungen, auftretende verschiedene Transmission infolge verschieden starker Absorption durch die
Teilchen gemessen wird, so daß der Teilchenfluß nach der Formel
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH1366874A CH584886A5 (de) | 1974-10-09 | 1974-10-09 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2540911A1 DE2540911A1 (de) | 1976-04-29 |
DE2540911B2 DE2540911B2 (de) | 1979-02-08 |
DE2540911C3 true DE2540911C3 (de) | 1979-10-04 |
Family
ID=4394335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2540911A Expired DE2540911C3 (de) | 1974-10-09 | 1975-09-13 | Verfahren zur Bestimmung des Teilchenflusses in einer Vakuumbeschichtungsanlage und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4049352A (de) |
CH (1) | CH584886A5 (de) |
DE (1) | DE2540911C3 (de) |
FR (1) | FR2287687A1 (de) |
GB (1) | GB1525945A (de) |
NL (1) | NL163623C (de) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4837044A (en) * | 1987-01-23 | 1989-06-06 | Itt Research Institute | Rugate optical filter systems |
JPH0816265B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1996-02-21 | 双葉電子工業株式会社 | クラスタ検出装置 |
DE3721875A1 (de) * | 1987-07-02 | 1989-01-12 | Gema Ransburg Ag | Verfahren und einrichtung fuer eine pulverspruehbeschichtungsanlage |
DE3806109A1 (de) * | 1987-12-16 | 1989-07-06 | Klaus Prof Dr Ing Baukhage | Verfahren zur feststellung wenigstens der oberflaechenstruktur von bewegten sphaerischen partikeln |
JPH0781958B2 (ja) * | 1989-06-23 | 1995-09-06 | 三菱電機株式会社 | 微細粒子測定装置 |
US5534066A (en) * | 1993-10-29 | 1996-07-09 | International Business Machines Corporation | Fluid delivery apparatus having an infrared feedline sensor |
EP0665577A1 (de) * | 1994-01-28 | 1995-08-02 | Applied Materials, Inc. | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Niederschlagsrate von Schichten während physikalischem Dampf-Niederschlag |
US5472505A (en) * | 1994-12-19 | 1995-12-05 | Electronics & Telecommunications Research Institute | Apparatus for monitoring films during MOCVD |
FR2816714B1 (fr) * | 2000-11-16 | 2003-10-10 | Shakticom | Procede et dispositif de depot de couches minces |
WO2004036616A1 (de) * | 2002-10-15 | 2004-04-29 | Unaxis Balzers Ag | Verfahren zur herstellung magnetron-sputterbeschichteter substrate und anlage hierfür |
US7824730B2 (en) * | 2007-08-31 | 2010-11-02 | United Technologies Corporation | Method and apparatus for measuring coating thickness with a laser |
EP4026893A3 (de) | 2015-10-09 | 2022-09-28 | DEKA Products Limited Partnership | Fluidpumpen- und bioreaktorsystem |
US11299705B2 (en) | 2016-11-07 | 2022-04-12 | Deka Products Limited Partnership | System and method for creating tissue |
CN107164724B (zh) * | 2017-05-11 | 2019-04-23 | 合肥京东方显示技术有限公司 | 镀膜机及靶材微粒的数量确定方法 |
CN113295666B (zh) * | 2020-09-28 | 2023-08-22 | 成都理工大学 | 利用矿物拉曼参数对黄铁矿中As元素的定量分析方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3654109A (en) * | 1968-04-25 | 1972-04-04 | Ibm | Apparatus and method for measuring rate in flow processes |
US3734620A (en) * | 1971-04-01 | 1973-05-22 | Ibm | Multiple band atomic absorption apparatus for simultaneously measuring different physical parameters of a material |
US3817622A (en) * | 1972-12-26 | 1974-06-18 | Nasa | Measurement of plasma temperature and density using radiation absorption |
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