DE2711889A1

DE2711889A1 - Verfahren zum ausheben von kanaelen in werkstuecken mit hilfe von laserpulsen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2711889A1
Application number: DE19772711889
Authority: DE
Inventors: Theodor Dipl Phys Overhoff
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1977-03-18
Filing date: 1977-03-18
Publication date: 1978-09-21
Also published as: DE2711889B2; DE2711889C3

Description

Verfahren zum Ausheben von Kanälen in Werkstücken
mit Hilfe von Laserpulsen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens (Zusatz zur Patentanmeldung P 27 09 672.6) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausheben von Kanälen bzw. Löchern in Werkstücken mit Hilfe von fokussierten Laserpulsen, deren Energiedichte die Schwelle der anomalen Absorption übersteigt (nach der Hauptanmeldung P 27 09 672.6).
Das Ausheben von Kanälen bzw. Löchern in Werkstücken oder die Abtragung von Oberflächenteilen von Werkstücken findet in der Technik vielfach Anwendung, z.B. bei der Spaltprodukt- und Kontaminationsanalyse in und an Kernbrennstoffelementen, insbesondere coated particles, bei Korngrenzenuntersuchungen an keramischen und metallischen Proben, bei Spurenanalysen, beim Feinstabgleich von Normalien und zur Herstellung von Düsenkanälen.
Herkömmliche Verfahren unter Ausnutzung der anomalen Absorption führen zwar zu einer Werkstoffabtragung, erlauben jedoch nicht die Herstellung definierter Kanäle und Löcher eines Durchmesserbereichs um 10 P in reproduzierbarer Weise, da die Laserpulse durch Wechselwirkung mit verflüssigtem und verdampft Werkstoff dissipiert werden oder zu Randausbriichen und ungleichmäßigem Materialabtrag führen. Jedenfalls ist es mit herkömmlichen Verfahren nicht möglich, Kanäle oder Löcher mit einem kleinen Durchmesser/Tiefe-Verhältnis herzustellen, insbesondere in heterogenem Material.
Aufgabe der Zusatzerfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens, das die Herstellung von Kanälen bzw. Löchern mit einem Durchmesser/Tiefe-Verhältnis von mindestens 10 µm/200µm bei genauer Einstellung der Ortskoordinaten erlaubt.
Diese Aufgabe wird nach der Zusatzerfindung dadurch gelöst, dap Einzelpulse mit einer Pulsanstiegzeit von 5 bis 10 ns und einer Pulshalbwertzeit von 50 ns angelegt werden, daß die Leistungsdichte Jedes Einzelpulses im Auftreffbereich bis etwa 1011 W/cm gesteigert wird und die Schwelle der anomalen Absorption um einen Faktor 10 bis 100 übersteigt und daß eine Gesamtenergie Jedes Einzelpulses von 10 5 bis 10 3 joule zur Anwendung kommt.
Die Erfindung sieht damit eine unsymmetrische zeitliche Pulsform mit einem steilen Pulsanstieg und einem verlängerten, gleichmäßigen Pulsabfall vor. Dadurch wird erreicht, daß die Schwelle der anomalen Absorption sehr schnell überschritten wird, so daß die Pulsenergie unmittelbar und gleichmäßig zur Abtragung des Werkstoffs wirksam wird. Die hohe Uberhöhung der Energiedichte über die Schwelle der anomalen Absorption stellt einen intensiven und gleichmäßigen Werkstoffabtrag innerhalb des Lochbereichs unabhängig von lokalen Schwankungen der Schwelle der anomalen Absorption sicher.
Die Gesamtenergie Jedes Einzelpulses muß innerhalb eines Bereichs bleiben, daß nur eine um 1/um /Um dicke Flüssigphase gebildet wird und daß durch die Schockwelle des thermodynamischen Vorgangs die Randzonen des Einwirkungsbereichs nicht aufgerissen werden. Dann tritt trotz Überhitzung nur Filmverdampfung ein, so daß man Kanäle bzw. Löcher mit sauberen Rändern erhalten kann.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Rückwirkung von dem Werkstück auf die Laserlichtquelle unterbunden, damit die gewünschte Pulsform nicht beeinträchtigt wird.
Ferner schlägt die Erfindung vor, daß die Querschnittsverteilung der Energiedichte im Auftreffbereich des Laserpulses im wesentlichen eine Gaußsche Verteilung ist. Damit wird insbesondere eine Störung der Randzone, ein Verspritzen des Werkstoffes an den Rändern des Auftreffbereichs verhindert und eine gleichmäßige Abtragung gesichert. Diese Energieverteilung erreicht man, wenn der Laser im TEM00-Mode arbeitet.
Die beschriebenen Maßnahmen gewährleisten, daß man einwandfreie Kanäle oder Bohrungen mit zylindrischen Wänden halten kann. Diese Bohrungen lassen sich mit einer Genauigkeit der Ortskoordinaten von + 1/im einstellen. Der Durchmesser beträgt einige o bis zu 10 tm. Die Tiefe einer solchen Bohrung kann 200 tm erreichen oder noch größer sein. Für die Ausbildung einer Bohrung werden bis zu mehrere hundert Einzelpulse zur Anwendung gebracht.
Der Funktionsmechanismus nutzt folgende Eigenschaften aus: die optischen Eigenschaften der Festkörper: komplexer Brechnun index, Absorptions-, Reflexionscharakteristik, die bei hoher Strahlungsintensität - hier bis 1011 W/cm2 gesteigert - feldstärkeabhängig werden und die relativ hohe Reflektivität von elektrischen Leitern und Halbleitern im Infrarotbereich.
Aus den Fresnelschen Gleichungen mit tensoriellen optischen Materialparametern folgt, daß bei hoher Strahlintensität in der kaustiknahen Zone eines Laserstrahls mit gaußförmigen Querschnittsprofil jedes Flächenelement eines Körpers, dessen Flächennormale mit dem Strahlvektor einen Winkel einschließt, der kleiner als ein definierter Grenzwinkel ist, in den Zustand der anomalen Absorption versetzt wird, in dem die Strahlenergie wie von einem schwarzen Körper absorbiert werden kann.
Alle anderen Flächenelemente bleiben dagegen im Normalzustand.
Mit angepaßter Strahlapertur entsteht so eine Strahlbündelung, wodurch - nach der Ausbildung eines parabolischen Trichters bei Bohrbeginn - die Intensität in der Bohrlochspitze auf das mehrfache des Wertes in der Strahltaille gesteigert wird. Da bei parabolischer Lochkontur mit zunehmender Zahl der Reflexionen der Strahlvektor sich der Flächennormalen nähert, steigt gleich sinnig die applizierbare Strahlintensität. Da mit jeder Schrägreflexion zugleich auch die Polariationsrichtung gedreht wird, wirkt sich die im primären Strahl vorhandene lineare Polarisation nicht störend aus.
Infolgedessen werden von der Zylinderform abweichende Konturen der Bohrlochwandung stärker beaufschlagt und abgetragen und bewirkt die zylindrische Kontur, daß ohne Nachstellen des Fokus bis zu einer Tiefe von etwa 30 Bohrdurchmessern die in der Spitze applizierte Energie praktisch konstant bleibt. Diese phasenkorrelierte Strahlung bewirkt schließlich, dap - innerhalb bestimmbarer Leistungs- und Aperturbereiche in erster Näherung die Zylinderkontur zur selbstangepaßten Form des Bohrlochs wird.
Damit kann man aus#ah:L- und den Materialparametern allein Bohrdurchmesser und -tiefen bestimmen, ebenso gravimetrisch nicht erfaßbare kleinste Mengen abgetragenen Materials ab g.
In weiterer Ausbildung betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellen: Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht der Probenkammer mit dem Strahlsystem, Fig. 2 eine Gesamtansicht der Laseranordnung mit Probenkammer, Fig. 3 eine spezielle Probenkammer zur Untersuchung gasförmiger Produkte, Fig. 4 REM-Aufnahmen zur Erläuterung der Wirkung eines und 5 nicht angepaßten Laserpulses, Fig. 6 eine nach dem Verfahren der Erfindung in einem coated particle hergestellte Bohrung, Fig. 7 eine REM-Aufnahme der Mündung eines Bohrlochs nach der Erfindung, Fig. 8 die Anordnung von Bohrlöchern in einem Meridianschliff eines coated particle, Fig. 9 einen Teilausschnitt der Fig. 8 zur Kontrolle der Positioniergenauigkeit, Fig. 10 eine REM-Aufnahme einer Bohrung in einem coated particle und Fig. 11 eine REM-Aufnahme zur Darstellung der Reproduzier barkeit von Bohrungen in verschieden dichten Materialien.
Fig. 1 zeigt eine Probenkammer 1 mit einem Probenhalter 2 und einem Eintrittsfenster 3. Der Probenhalter 2 ist mit nicht dargestellten Mikroeinstellvorrichtungen zur Feineinstellung in x und y-Richtung und/oder in azimutaler Richtung w ausgestattet.
Der Probenhalter 2 nimmt eine Probe 4 auf. Der Strahl 5 eines Lasers ist auf das Eintrittsfenster 3 ausgerichtet und tritt durch ein Objektiv 6, das den Strahl im Zentrum der Probe 4 fokussiert. Das Objektiv 6 ist mit einer nicht dargestellten Mikroeinstellvorrichtung zur Verstellung des Objektivs in z-Richtung und damit zur Feineinstellung des Brennpunktes ausgestattet. Zwischen Probe 4 und Objektiv 6 befindet sich ein Auffänger 7 in Form einer Folie für den von der Probe 4 abgetragenen Werkstoff.
Vor dem Eintrittsfenster 3 ist ein teildurchlässiger Spiegel 8 angeordnet, der auf einen Bildwandler 9 ausgerichtet ist. In der Ebene 10 ergibt sich eine Zwischenabbildung der Probenoberfläche. Ein Beleuchtungslaser 11 wird über einen teildurchlässigen Spiegel 12 in den Strahlengang eingeblendet, damit die Feineiiistellung und Positionierung der Probe 4 ständig beobachtet werden kann.
Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Laseranordnung, deren Resonator 13 den eigentlichen Arbeitslaser 14, einen Polarisator 15, einen Güteschalter 16 und Spiegel 17 umfaßt. Ein Justierlaser 1 ermöglicht eine Justierung des gesamten Systems. Außerhalb des Resonators 13 befindet sich im Strahlengang eine optische Diode 19, etwa eine Anordnung von 7z/4-Plättchen bzw. ein s/4-Drehkristall sowie ein externer Pulsbeschneider 20.
Zur Betriebsüberwachung sind ein Leistungsmonitor 21 und der bereits genannte Bildwandler 9 vorgesehen. An die Probenkammer 1 ist eine Vakuumeinrichtung 22 angeschlossen. Der Regel- und Steuerteil 23 ist im einzelnen nicht erläutert und steuert die Leistungsquelle für den Arbeitslaser 14.
Das Verfahren nach der Erfindung wird zunächst in Anwendung auf die Spaltproduktanalyse in und an coated particles erläutert.
In Hochtemperaturreaktoren werden sog. coated particles eingesetzt, also mit Pyrolyseschichten umhüllte Kernbrennstoffe, die ihrerseits in eine Graphitmatrix eingebettet sind. Zur Untersuchung der Betriebsökonomie, der Sicherheitsvorschriften und sonstiger Betriebsparameter ist eine Kenntnis der Spaltproduktverteilung erforderlich.
Die Erfindung ermöglicht die Bestimmung des integralen und partiellen Kernrückhaltevermögens für Additiva. Dabei erfolgt die Untersuchung solcher coated particles derart, daß definierte Bohrungen von 5 bis 15 tun Durchmesser mit Tiefen bis zu 300 lum in die Schichten eines coated particles bis zum Schwermetallkern hindurch eingebracht werden.
Ferner kann man nach der Erfindung Spaltproduktprofile und Verteilungskoeffizienten innerhalb und außerhalb der Pyrolyseschichten bestimmen. Für diese Untersuchungen werden die coated particles in ein Trägermaterial eingebettet und durch einen Schliff vorbereitet. Man kann dann gemäp Fig. 8 die einzelnen Schichten durch definierte Abtragung mit Hilfe von Bohrungen untersuchen. Fig. 9 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 8, wo man deutlich die erzielbare Positioniergenauigkeit erkennt. Damit lassen sich sehr genaue Aufschlüsse über die Spaltproduktverteilung in coated particles gewinnen.
Die jeweils aus einem Bohrloch freigesetzte Werkstoffmenge wird mit dem gebildeten Verdampfungsplasma ausgetragen und auf dem Auffänger 7 niedergeschlagen. Bei niedrigen Konzentrationen wird aus äquivalenten Zonen weiteres Material durch Zusatzbohrungen auf denselben Auffänger gebracht. Durch entsprechende Positionierung des Auffängers oder durch einen Wechsel des Auffängers mit Hilfe einer entsprechenden Wechselvorrichtung läpt sich ein genaues Bild des Bohrungsmusters der Probe festhalten.
Die niedergeschlagenen Materialmengen lassen sich dann nach bekannten Untersuchungsmethoden untersuchen. Die Gesamtheit der Auffänger enthält damit das radiometrische Bild der Spaltproduktisotope eines coated particle, wenn gewünscht, auch der umgebenden Matrix.
Durch nachfolgendes isothermes Ausbeizen läpt sich aus der Abdampfrate und dem Kernverlust das Rückhaltevermögen der Kernsubstanz und die eventuell begrenzte Beweglichkeit spezieller Spaltprodukte bestimmen.
Fig. 4 und der vergröperte Ausschnitt nach Fig. 5 zeigen die Wirkung eines Laserpulses, dessen Energiedichte nicht genügend die Schwelle der anomalen Absorption überschreitet. Man erkennt deutlich die wechselnde Abtragung entsprechend der unterschiedlichen Schwelle der anomalen Absorption in verschiedenen Schichten. Die Ränder des Auftreffbereichs sind ausgerissen. Mit einem solchen Laserpuls kann man kein zylindrisches Bohrloch erzeugen. Dagegen zeigt Fig. 6 eine Aufnahme mit dem Rasterelektronenmikroskop bei 100-facher Vergröperung, wo man deutlich ein zylindrisches Bohrloch in der Hüllschicht eines coated particle erkennt. Die Tiefe dieses Bohrlochs beträgt 242/um, der Mündungsdurchmesser 18,51w11~ Fig. 10 zeigt ein Bohrloch mit einem oberen Zylinderdurchmesser von 14 po zur Bestimmung der Freisetzungsrate von Spaltprodukten aus sortierten Kernen von coated particles. Man erkennt die Genauigkeit der Bohrung und die Selbstzentrierung derselben.
Fig. 11 läpt die Reproduzierbarkeit von Bohrungen durch Schichten von verschieden dichten Materialien erkennen. Eine Dichtezunahme äußert sich jeweils in einer Einengung des Bohrlochdurchmessers. Der Bohrlochdurchmesser am oberen Rand beträgt 10tm.
Fig. 3 zeigt eine Küvette 25 zur Aufnahme einer Probe. Die Küvette 25 besitzt ein optisches Fenster 26 und einen Seitenarm 27. Ein Positionierstab 28 nimmt ein einzelnes coated particle 29 auf, das mit Hilfe von Zentrierfedern in definierter Lage festgehalten wird. Durch Anbohren der Hüllschichten de coated particle 29 kann man gasförmige Einschlüsse freisetzen, die dann untersucht werden können. Dadurch lassen sich auch gasförmige Spaltprodukte aus coated particles untersuchen. Der Seitenarm 27 kann im Bereich 30 erwärmt werden, damit das coated particle bis zur Position 31 ausgezogen und die Anordnung abgeschmolzen werden kann.
Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich auch zur Untersuchung des Kontaminationsgrades innerhalb von coated particles.
Damit läpt sich die Verteilung der U- und Th-Atome in den Pyrolyseschichten messen. Der in der evakuierten Probenkammer 1 durch den Laserpuls freigesetzte Plasmastrahl tritt nach Durchlaufen einer Ionenlinse in ein Laufzeitmassenspektrometer oder einen anderen Massentrenner ein. Damit läpt sich beim Einbringen einer Bohrung ein Kontaminationsprofil messen. Man kann nach einem Stichprobenverfahren die Konzentration der U- und/ Th-Atome bis zu sehr niedrigen Werten von ca. 10 6 bestimmen.
Dieses Verfahren eignet sich zur Uberwachung des Herstellungsprozesses von coated particles.
Die Exaktheit der Bohrlochform eines Bohrlochs nach der Erfindung ist nochmals anhand der Fig. 7 verdeutlicht, die eine Aufnahme mit dem Rasterelektronenmikroskop bei 6 000-facher Vergrößerung zeigt. Das Loch wurde mit 200 Schuh gebildet. Man erkennt aus dieser Figur die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit des Verfahrens nach der Erfindung.
Ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Korngrenzenuntersuchung in keramischen und metallischen Proben. Man kann unmittelbar eine Anschlifffläche durch Materialabtrag nach der Erfindung untersuchen. Man kann auch Veränderungen und Einwirkungen auf die Anschlifffläche Untersuchen, bspw. korrosive Einwirkungen. Schließlich kann man die sog. Abdrucktechnik anwenden und damit beliebige Festkörper auf Spurenelemente untersuchen, auch biologische Substanzen. Mit dem Verfahren nach der Erfindung ist eine vergrößerte Rasterabbildung des untersuchten Bereichs einer Reihe von Auffängern möglich. Die abgetragenen Bereiche lassen sich zerstörungsfrei durch Fluoreszenzanalyse oder Aktivierungsanalyse untersuchen.
Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht weiter eine unmittelbare Untersuchung des durch den einzelnen Laserpuls freigesetzten Plasmas nach spektroskopischen Verfahren, insbesonder durch Emissionsspektroskopie. Damit ist eine Spurenanalyse nach chemischen Elementen möglich. Im einzelnen ist eine Analyse aus der thermischen Emission, durch elektrische Nachanregung des Plasmas oder durch gesteuerte Wechselwirkung eines zweiten Laserpulses mit dem vom ersten Laserpuls erzeugten Plasma möglich. Damit ist eine qualitative und auch eine quantitative Analyse von Spurenelementen möglich.
Bei der genannten Wechselwirkung eines zweiten Laserpulses mit dem vom ersten Laserpuls erzeugten Plasma arbeitet man folgendermaßen: Mit einem Auslösepuls mit bis zu 50 ns Halbwertbreite, dessen Kaustik auf der Probenoberfläche liegt, wird eine bestimmte Probenmenge in den Plasmazustand überführt. Nach 0,5 ... 1,0/uns hat sich das Plasma um 1 ... 5 mm von der Oberfläche entfernt, ist noch nicht neutralisiert und besitzt freie Elektronen, z.T. als oberschußladung aus der thermischen Emission. Ein zweiter Puls, dessen Kaustik durch Verringern der Brennweite des fokussierenden Objektivs (mittels elektrischen Umsteuerns einer Schicht optisch aktiven Materials) um 1 ... 3 in den Gasraum hinein verlegt worden ist, heizt bei der Wechsel wirkung mit dem Plasma dieses nach. Der günstXyHs Zeitverzug hängt neben der Energie des ersten Pulses ab vom Atomgewicht des Trägermaterials und von der Art und dem Druck des umgebenden Gases. Beide Pulse dürfen die Grenze für den Felddurchbruch des umgebenden Gases nicht erreichen, weil dann unkontrollierbare Streu- und Dissipationsvorgänge eintreten. Aufgrund seines Anregungs- und Ionisierungsverhaltens hat sich dabei He als günstigstes Gas herausgestellt. Die Grenzfeldstärke für den Felddurchbruch steigt mit dem Gasdruck und ebenso die Intensität der Wechselwirkung Laserpuls/Plasma. Da hier die atomare Anregung über 'inverse Bremsstrahlung' erfolgt, ist die Elektro nentemperatur höher als die der Atome und Ionen. Dadurch steigt der Anteil der Kontinuumstrahlung. Bei hohen Drucken - untersucht wurde bis 50 bar - treten bei einzelnen Atomlinien wieder Verbreiterung und Selbstumkehr auf, doch nicht in dem Maße wie beim frei expandierenden Plasma, vor allem wenn das Strahlungsfeld des Lasers an den Durchmesser der Plasmafackel zur Zeit de Messung angepaßt ist.
Mit gesteuerten lichtelektrischen Detektoren in der Bildebene eines Spektrometers kann Jeweils der geeignete Zeitabschnitt für die Signalbildung aufgerufen werden.
Ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung ist der Abgleich von Frequenznormalien wie Schwingquarzen. Nach der Erfindung erfolgt dieser Abgleich eines Schwingquarzes in situ bis auf eine meßtechnisch möglich Grenze von weniger als 1.108, indem ein gesteuerter Werkstoffabtrag erfolgt. Entsprechend ist auch ein Abgleich bzw. eine Anpassung von modularen Netzwerken möglich, wobei die thermische Nebenwirkung gering ist.
Ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung feiner Düsen in Metallen oder Nichtleitern, um Eichlecks zu erhalten oder Diffusionsmessungen durchzuführen. Man kann nach der Erfindung solche Düsenkanäle mit Durchmessern ab 5 #um und gleichbleibendem zylindrischem Querschnitt erhalten.
Entsprechend eignet sich die Erfindung zur Durchführung von elektrisch-polarografischen Untersuchungen an Makromolekeln einschließlich Transientenmessungen. Mit Hilfe derart dünner Düsenkanäle lassen sich dann bakteriologische Sortierungen, Blut- und Lymphkontrollen durchführen. Man kann Feinstdosierventile mit Digitalcharakteristik, regelmäßige Kernporenfilter erhalten. Damit lassen sich Messungen zur Reaktionskinetik durchführen.
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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Ausheben von Kanälen bzw. Löchern in Werkstücken mit Hilfe von fokussierten Laserpulsen, deren Energiedichte die Schwelle der anomalen Absorption übersteigt, nach der Hauptanmeldung P 27 09 672.6, dadurch gekennzeichnet, daß Einzelpulse mit einer Pulsanstiegzeit von 5 bis 10 ns einer Pulshalbwertzeit von 50 ns angelegt werden, dap die Leistungsdichte jedes Einzelpulses im Auftreffbereich bis etwa 1011 W/cm2 gesteigert wird und die Schwelle der anomalen Absorption um einen Faktor 10 bis 100 übersteigt und daß eine Gesamtenergie Jedes Einzelpulses von 10 5 bis 10 3 Joule zur Anwendung kommt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dap bei hochreflektierendem Material mit extremer Lage der anomalen Absorption, z.B. SiC, unter Ausnutzung der thermischen Dissoziation des Materials mit einem ersten Puls sehr hoher Intensität oberflächliche Dissoziationsprodukte gebildet werden, z.B. C, wodurch für jeden nachfolgenden Puls der Schwellenwert der anomalen Absorption deutlich erniedrigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da eine Rückwirkung von dem Werkstück auf die Laserlichtquelle durch eine optische Diode unterbunden wird und die Pulsdauer so kurz gehalten wird, das keine Dissipation der Laserstrahlung durch den Materialdampf eintritt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverteilung der Energiedichte im Auftreffbereich des Laserpulses im wesentlichen eine Gaußsche Verteilung ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß pro Bohrloch bis zu mehreren hundert Einzelpulsen zur Anwendung kommen.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer Probenkammer (1) ein Probenhalter (2) mit Mikroeinstellvorrichtungen angeordnet ist, daß eine Laserlichtquelle auf ein Eintrittsfenster (3) der Probenkammer (1) ausgerichtet ist und daß innerhalb der Probenkammer (1) ein Objektiv (6) zur Fokussierung des Laserstrahls auf einen Auftreffbereich der Probe angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mikroeinstellvorrichtung zur Verstellung des Objektivs (6) in Strahlrichtung vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dap für den Probenhalter Mikroeinstellvorrichtungen für rechtwinklig aufeinander ausgerichtete Koordinatenrichtungen und/oder für eine Azimuteinstellung vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Auftreffbereich des Laserstrahls auf die Probe gegenüberstehend ein optisch durchlässiger Auffänger (7) angeordnet ist, der beim Ubergang auf andere Bohrorte durch ein Magazin gewechselt werden kann, so das die Gesamtheit der Auffänger das radiometrische Abbild der Probe darstellt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffänger (7) als Folie ausgebildet ist und daß für den Auffänger eine Mikroeinstellvorrichtung vorgesehen ist, die eine Verstellung des Auffängers entsprechend der Verstellung des Probenhalters ermöglicht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, das die Probenkammer (1) an eine Hochvakuumquelle angeschlossen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dap die auf dem Auffänger niedergeschlagenen Mengen eine Schichtdicke voil weniger als 7t/4 bilden.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, das innerhalb des Resonators (13) der Laserlichtquelle ein Polarisator (15) und ein Güteschalter (16) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dap das Objektiv (6) eine Zelle mit veränderbarer optischer Weglänge enthält, wodurch bei optisch-spektrometr Auswertung die Lage des Fokus für Abdampf- und Analysepuls umgesteuert werden kann.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang des Laserstrahls teildurchlässige Spiegel angeordnet sind, deren einer auf einen Bildwandler und deren anderer auf eine Beleuchtungslichtquelle ausgerichtet sind, womit eine Feineinstellung des Probenhalters und eine Justierung des optischen Systems ermöglicht wird.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dap das Objektiv (6) einen groben freien Arbeitsabstand gegenüber der Probe besitzt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dap werkstückseitig vor dem Objektiv (6) eine Ionenlinse kurzer Bauform und ein transversalgerichtetes Magnet feld angebracht sind, durch die abgedamp#eIonen ausgelenkt und für einen Massentrenner aufbereitet werden.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dap ein Massentrenner in Form eines Laufzeitspektrometers oder eines magnetischen Spektrometers nachgeschaltet ist.