DE2926580A1 - Vorrichtung zur dickenmessung duenner schichten - Google Patents

Vorrichtung zur dickenmessung duenner schichten

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DE2926580A1 DE19792926580 DE2926580A DE2926580A1 DE 2926580 A1 DE2926580 A1 DE 2926580A1 DE 19792926580 DE19792926580 DE 19792926580 DE 2926580 A DE2926580 A DE 2926580A DE 2926580 A1 DE2926580 A1 DE 2926580A1
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/02Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness

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Description

  • VORRICHTUNG ZUR DICKENMESSUNG DÜNNER SCHICHTEN
  • Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 4115690 bekannt. Diese Vorrichtung hat u.a. folgende Nachteile: 1. Im Bereich der Messvorrichtung wird das bandförmige Material mehrfach umgelenkt. Hierdurch kann das meist metallische Material evtl. bleibend verbogen werden. Dabei erfolgt die Umbiegung mehrfach, so dass es nicht nur ein Biegen in einer Richtung sondern ein Hin- und Herbiegen ist. Auch dies ist nachteilig.
  • Wenn dann das Material mit Drall nach der Messung auf die Spule wieder aufgewickelt wird, können schädliche Kräfte auftreten, wie dies von Zwirn oder Garnspulen her bekannt ist.
  • 2. Die Messvorrichtung dreht sich fortlaufen,d. Es müssen deshalb über Schleifringe die notwendigen Zu- und Ableitungen vorgesehen werden.
  • 3. Die Messzeit ist begrenzt. Da es sich bei der Betastrahlen-Rücksfreuung um atomar statistische Vorgänge handelt, kann man die Messgenauigkeit durch eine genügend lange Messzeit erhöhen. Dies ist ledoch bei der bekannten Vorrichtung prinzipiell nicht möglich, da die Messzeit erst dann beginnen kann, wenn das Material an die drehbare Trommel kommt und die Messzeit muss beendet sein, wenn das Material von der Messtrommel wieder abhebt. Man kann also praktisch nur über eine Zeit von rund 2700 der Trommel-Umdrehung messen und rund 900 der Zeit kann man überhaupt nicht messen.
  • 4. Es müssen Synchronisations-Vorrichtungen vorgesehen sein, die die Messzeit zur richtigen Zeit beginnen lassen und sie zur richtigen Zeit enden lassen.
  • ausreichend 5. Damit man auch einige6massen'riJiele Messergebnisse bekommt, muss man mehrere Betastrahlen-Vorrichtungen mit der Trommel umlaufen lassen. Damit aber die eine Betastrahlen-Vorrichtung nicht länger als die andere misst, diktiert die gleiche Messzeitlänge, dass die Betastrahlen-Vorrichtung bei zwei solcher Vorrichtungen um 1800 versetzt sein müssen, bei drei Betastrahlen-Vorrichtungen um 1200 versetzt sein müssen usw.
  • grobe 6, Um die Messung nicht all zu sehr nur als'Stichproben-Messung zu gestalten, müssen mindestens in der Praxislrwei Betastrahlen-Vorrichtungen vorgesehen sein.
  • 7. Der nachfolgende Rechner muss dazu eingerichtet sein, überlappende Messzeiten zu verarbeiten. Dies stellt auch in dieser Hinsicht höhere Anforderungen als wenn man nur mit einer einzigen Betastrahlen-Vorrichtung arbeiten müsste.
  • 8. Statt einer wirklich kontinuierlichen Messung handelt es sich hier systembedingt nur um eine Stichproben-Messung. Diese Art der Messung ist dem Messproblem nicht angepasst. Wenn man z.B. annimmt, dass die Vorrichtung verkupferte, aus einem Kupferbad kommende oder vergoldete, aus einem Vergoldungsbad kommende Gegenstände messen soll, dann ändern diese Anlagen ihre Eigenschaften generell nur langsam, wobei die Zeitkonstanten in der Gegend von mindestens 1/4 Stunde liegen.
  • Charakteristisch ist aber auch, dass die Beschichtung an irgend einer Stelle plötzlich fehlerhaft ist, links und rechts davon aber vollständig gut ist. Solchen Aufgaben ist die bekannte Vorrichtung nicht gut angepasst.
  • 9. Falls die Betastrahlen-Vorrichtung einen Fehler entdeckt hat, muss ermittelt werden, welche der gegebenenfalls zahlreichen Betastrahlen-Vorrichtungen den Fehler entdeckt hat.
  • 10. Um das Material schonend zu behandeln, muss die Trommel einen vergleichsweise grossen Durchmesser haben. Dies erbringt konstruktive Probleme und auch bei der Unterbringung der Vorrichtung in kontinuierlichen Fertigungsanlagen bringt diese Konstruktion Nachteile , da in solchen Anlagen meist sehr beengte Platzverhältnisse vorliegen.
  • 11. Wenn man Bänder oder Drähte mit der Vorrichtung messen will, dann mag die bekannte Vorrichtung brauchbar sein, denn diese Materialien sind gleichförmig homogen. Wenn man jedoch elektrische Kontakte messen will, die als ausgestanztes Band vorliegen, dann ist natürlich manchmal an einer Stelle ein Kontakt und an einer anderen Stelle ist keiner. Man muss deshalb dafür sorgen, dass die Betastrahlen-Vorrichtung exakt gegenüber den Kontakten liegt. Dies bedeutet, dass man für jedes Messproblem eine ganz spezielle Aussenfläche der Trommel braucht.
  • 12. Die bekannte Vorrichtung benutzt die bekannten Blendringe zwischen dem Betastrahler und dem Material. Zwar kann man diese Blendringe aus sehr hartem Material machen. Trotzdem werden sie aber abgenutzt. Ausserdem muss man vor allem Sorge dafür tragen, dass das Messgut richtig an den Blendringen anliegt, weil es sonst zu Fehlmessungen kommt.
  • 13. Weil das Material z.B. bei 10 Uhr auf die Trommel geführt wird und bei 7 Uhr von der Trommel weggeführt wird, fluchtet das zunächst lineare herangeführte Band nicht mit dem später linear weggeführten Band. Diese Versetzung ist an sich schon ungünstig. Da das Material jedoch unter Zug steht, bedeutet dies zugleich die Ausübung einer Kraft-Komponente auf die Vorrichtung.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die die Nachteile vermeidet, billig ist und in der Mess-Philosophie an die Charakteristikas des zu messenden Gutes angepasst ist.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 3 erreicht man, dass der Plateau-Effekt weiterhin verstärkt wird und das Röhrchen ni chts abschattet.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 4 wird der Plateau-Effekt vergrössert und die Messzeit verkürzt. Wenn n = 2 ist, hat man schon in Bezug auf den Aufwand und das erzielte Ergebnis eine Optimierung. Selbst eine grössere Anzahl von Röhrchen würde wesentliche keinejA/erbesserung um eine (9rössenordnung (Faktor 10) bringen.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 5 wird der konstruktive Aufbau einfach und auch eine evtl. mathematische Behandlung.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 6 erreicht man, dass der Plateau-Effekt verbessert wird, dass die Schicht von möglichst vielen Betateilchen getroffen wird und zugleich möglichst viele Betateilchen zum Fehlrohr zurückgestreut werden.
  • Auch die Merkmale des Anspruchs 7 vereinfachen die Konstruktion und die evtl. mathematische Behandlung.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 8 erreicht man eine homogene Messaussage.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 9 kann man den Plateau-Effekt ebenfalls erzielen, wobei man mit zwei Röhrchen bereits im Optimum hinsichtlich Aufwand/Ergebnis ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst: a) Die Vorrichtung steht still b) Die Vorrichtung hat eine Führung zum Führen des Materials in einem definierten Abstand von der Betastrahlen-Vorrichtung.
  • c) Die charakteristische Querabmessung (D) der Eintrittsöffnung des Betastrahlen-Detektors verhält sich zu dem Schnittflächen-Durchmesser (d) der Schnottfläche Schicht/lntensitätsverteilungskurve der Betastrnhlen-Vorrichtung wie D = 15 ... 2 d d) Der Abstand zwischen der Schicht und der Betastrahlen-Vorrichtung liegt in dem Plateau-Bereich der Kennlinie Zähirate/Abstand, die durch das Merkmal c) erzielt wird.
  • Durch die Blende geht zwar die Anzahl der vom Zählrohr aufgenommenen rückgestreuten Betateilchen zurück. Dies macht aber bei einer solchen Sorte von Messaufgaben nichts aus, denn das Material wird ohnehin kontinuierlich beschichtet,und da die Beschichtungs-Anlagen in ihren Eigenschaften ohnehin große Zeitkonstanten haben, ändert sich z. B.
  • die Dicke der Schicht ohnehin nur langsam, so daß man mit langen Meßzeiten arbeiten kann. Ein großer Vorteil dieser Anordnung liegt auch darin, daß die Kurven für unterschiedliche Materialien parallelisiert werden. Z.B. verlaufen nunmehr für praktisch Zwecke die Kurven für Gold, Nickel, Platin usw. parallel. Man kann also die eine Kurve aus der anderen ableiten, wenn man lediglich einen additiven Faktor ändert.
  • In dem durch den Anspruch 2 angegebenen Bereich hat man einen noch besseren Plateau-Effekt.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 3 kann man auch große Betastrahlen-Detektoren verwenden.Bei den Geiger-Müller-Rohren ist es z. B. so, daß die großen Rohre billiger sind als die kleinen Rohre. Bei den kleinen Rohren bräuchte man an sich gar keine Blende. Sie sind aber teuer.
  • Der Anspruch 3 zeigt einen Weg, wie man große aber billige Betastrahlen-Detektoren verwenden kann. Bei Halbleiter-Betastrahlen-Detektoren ist es gerade umgekehrt wie bei GM-Rohren. Hier sind die kleineren billig und lassen sich meist ohne Blende verwenden, während die größeren teurer sind und deshalb eine Blende benötigen würden.
  • Ähnlich ist es bei denSzintilationszählern.
  • Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 reicht schon ein einziges Röhrchen aus, um den Plateau-Effekt zu erzielen.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 5 vermeidet man, daß das Röhrchen zurückgestreute Betateilchen abschattet, und außerdem wird dadurch der Plateau-Effekt verbessert.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 6 wird das Plateau nochmais verbreitert.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 7 erreicht man eine räumlich gleiche Versetzung und damit gleichmäßige Bestrahlung und bessere Voraussetzungen zur rechnerischen Behandlung.
  • Die Winkelmaße nach Anspruch 8 verbessern den Plateau-Effekt.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 9 erreicht man einen einfachen konstruktiven Aufbau, eine gleichmäßigere Bestrahlung und eine Konfiguration, die rechnerisch einfacher zu behandeln ist.
  • Im gleichen Sinne wirken die Merkmale vom Anspruch 10.
  • Auch durch die Merkmale des Anspruchs 11 läßt sich der Plateau-Effekt bei diesen Ausführungsbeispie I en verbre itern.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 12 kann man die Meßzeit verkürzen und den Plateau-Effekt noch etwas verbreitern.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 13 kann man die Blende zugleich als Träger für die Radionuklide benutze Die Erfindung wird nunmehr anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben.
  • In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 die schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise geschnitten mit beschichtetem Material, Fig. 2 die Ansicht der Blende gemäß einem Pfeil A nach Fig. 1 mit gestrichelt eingezeichneten Röhrchen, Fig. 3 die wesentlich vergrößerte Seitenansicht eines Röhrchens mit Bohrung und eingesetztem Rad i onukl id, lntensi tä tsvertei 1 ungskurve und Schnitt mit dem beschichteten Material, Fig. 4 den durch die Erfindung erzielbaren Kurvenverlauf mit etwas verbreitertem Plateau-Bereich, Fig. 5 eine Ansicht in Richtung des Pfeils Aaufdreidimensional angeordnete Röhrchen, jedoch ohne Blende und Zählrohr, Fig. 6 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, jedoch mit einem Flächenstrahler, kombiniert mit der Blende, Fig. 7 eine Seitenansicht ähnlich Fig. 1, jedoch ohne Material und Schicht bei Verwendung nur eines einzigen Röhrchens, Fig. 8 eine Ansicht ähnlich Fig. 7, jedoch mit Verwendung zweier gestaffelter Röhrchen.
  • Ein übliches GM-Rohr 11 (Geiger-Müller-Rohr) üblicher Bauart hat eine Ableitung 12, die jedesmal dann in bekannter Weise einen Impuls gibt, wenn etwa aus der Richtung des Pfeils A Betateilchen von links herkommend in das GM-Rohr 11 gelangen. Das GM-Rohr 11 ist koaxial zu einer geometrischen Längsachse 13 angeordnet. Vor der Eintrittsöffnung des GM-Rohrs 11 ist eine ringförmige Blende 14 vorgesehen, die aus Betastrahlen absorbierendem Material besteht. Sie hat eine koaxiale Öffnung 16, die vorzugsweise kreisrund ist. Die Blende 14 ist starr mit dem GM-Rohr 11 verbunden.
  • Ein Röhrchen 17 ist aus Betastrahlen absorbierendem Material und hat ein Sackloch 18, in dessen Grund ein Radionuklid 19 liegt. Die Betastrahlen können an der Öffnung 21 austreten, wegen der Geometrie dieser Betastrahlen-Vorrichtung tritt an der Öffnung 21 nur ein sehr feiner, dünner Pinsel an Betastrahlen aus. Das Röhrchen 17 ist auf nicht dargestellte Weise zusammen mit dem GM-Rohr 11 und der Blende 14 vorrichtungsfest gehaltert, und zwar so, daß es unter einem Winkel von etwa 450 zur Längsachse 13 geneigt ist und die Strahlen nach links unten austreten läßt.
  • Ein zweites Röhrchen 22 gleicher Natur ist unterhalb des Röhrchens 17 angeordnet, liegt mit minus 450 zur Längsachse 13 und strahlt dementsprechend nach links oben.
  • Die Röhrchen 17 und 22 liegen in der Zeichnungsebene von Fig. 1 und haben zur Längsachse 13 und damit auch zur Blende 16 und dem GM-Rohr 11 die gleiche spiegelbildliche Geometrie.
  • Auf nicht dargestellte Weise mit den vorgenannten Teilen starr verbunden und wie diese ebenfalls stillstehend ist eine Führung 23, 24 vorgesehen, die z.B. aus einem Kunststoff-Profil bestehen kann und die zumindest im Bereich der geometrischen Längsachse 13 symmetrisch zu dieser angeordnet-ist. Die Führung 23, 24 lässt zwischen sich einen Freiraum 26. In ein Teilvolumen dieses Freiraums 26 hinein strahlen die Radionuklide der Röhrchen 17, 22.
  • Links von der Führung 23, 24 ist ein Band 27 vorgesehen, das aus einem Material 28 besteht, welches mit einer Schicht 29 versehen wurde. Die Schicht 29 liegt an der Führung 23,24 an und wird mit den Betastrahlen der Röhrchen 17, 22 bestrahlt. Das Band 27 wird linear in Richtung des Pfeils B bewegt. Es könnte auch antiparallel zum Pfeil B bewegt werden oder es könnte in einer der beiden senkrecht zur Zeichnungsebene von Fig. 1 stehenden Richtung bewegt werden. Das Band 27 kann ein massives Band sein oder es kann auch die Gestalt von ausgestanzten, aber vom Band noch nicht getrennten Teilen haben, wie z.B. Kontaktfedern oder dergleichen. Das Band 27 kann auch die Gestalt eines Drahtes haben, der kreisrund, oval oder dergl. Querschnitt haben kann. Das Material 28 kann z.B. Kupfer sein und die Schicht 29 kann z.B. Gold sein. Das Material 28 muss nicht immer dicker sein als die Schicht 29. Vielmehr kann das Material 28 in Bezug auf die Rückstreu-Eigenschaften der Schicht 29 praktisch unendlich dick sein oder aber kann das Material 28 auch die Dicke 0 haben.
  • Zwischen der Schicht 29 und der Spitze des Röhrchens 17 bzw. 22 ist ein Abstand a vorhanden. Gemäss Fig. 1 wird er senkrecht zur Schicht 29 gemessen. Es ist gleichgültig, ob man den Abstand a von der rechten oder von der linken Begrenzungsfläche der Schicht 29 aus misst, da die Schichtdicke im Verhältnis zum Abstand a vernachlässigbar ist.
  • Dieser Abstand a ist in Fig. 4 als Abzisse a aufgetragen und die Zählrate X ist als Ordinate aufgetragen. Die Zählrate ist die Anzahl der Impulse, die man nach einer bestimmten Zeit aus der Ableitung 12 erhalten hat. Die Kurve 31 gehört zu einer Schicht aus Platin, die Kurve 32 gehört zu einer Schicht aus Gold und die Kurve 33 gehört zu einer Schicht aus Nickel. Jede dieser Kurven 31, 32, 33 hat einen ansteigenden Ast 34, geht rechts in ein Plateau 36 über und geht noch weiter rechts in einen abschwingenden Ast 37 über. Die Plateaus 36 sind der Deutlichkeit halber etwas verbreitert dargestellt.
  • Die Zählrate für Platin ist deshalb bei gleicher Schichtdicke höher als die Zähirate für Gold, weil Platin ein höheres Atomgewicht hat. Das gleiche ergibt sich für das Verhältnis von Nickel zu Gold einerseits und von Nickel zu Platin andererseits.
  • Wenn man diese Darstellung mit der Fig. 8 aus der deutschen Patentschrif. 20 13 270 entsprechend dem US Patent 3 714 436 und dem englischen Patent 1 323 906 vergleicht, so erkennt man als den einen Unterschied, dass hier Plateaus 36 vorhanden sind und als zweiten Unterschied, dass die Kurven 31, 32, 33 lediglich durch Parallelverschiebung auseinander abgeleitet werden können.
  • Der Abstand a 0 liegt mitten im Bereich der Plateaus 36. Wenn nun die Schicht 29 um Delta a Halbe schwankt, dann macht dies an der Zählrate X nichts aus. Dieses Verhalten ist deshalb wichtig, weil ja die Schicht 29 in vielen praktischen Fällen nicht immer den Abstand a 0 hat. Änderungen können sich deshalb ergeben, weil z.B. die Schicht 29 ein Oberflächenmuster hat, die Führung 23, 24 jedoch die Schicht 29 sozusagen auf den Bergspitzen führt. Abstandsänderungen können aber auch davon herkommen, dass die herausgeprägten und/oder herausgestanzten Teile in Richtung des Pfeiles B gesehen nicht immer exakt fluchten. Solche Abstandsänderungen können erheblich grösser sein als die Schichtdicke. Infolge der Plateaus 36 stört die Abstandsänderung jedoch nicht.
  • Bei praktisch ausgeführten Vorrichtungen können die Abstandsänderungen Delte a im Bereich 0 von mm liegen. Bei praktisch ausgeführten Fällen liegt der Wert von a mm.
  • Natürlich ist es auch für die nachfolgende rechnerische Verarbeitung der Zählrate X sehr angenehm, wenn die Kurven 31, 32, 33 im wesentlichen parallel verschobene Kurven sind, und dies insbesondere im interessierenden Bereich Delta a sind. In der Zählrate steckt ja die Information über die Dicke der Schicht 29.
  • Fig. 5 zeigt Schematisch, wie man Röhrchen 38, 39, 41 anordnen müsste, wenn die Anzahl der Röhrchen = 3 wäre, um möglichst einfache Verhältnisse im Aufbau und in der Auswertung zu bekommen. Natürlich sind auch ungleichmässige Winkelabstände möglich. Im gezeichneten Falle sind sie 1200. Die Neigung der Röhrchen 38, 39, 41 ist hier ebenfalls 450 Man könnte sie jedoch auch spitzwinkeliger oder stumpfwinkeliger anordnen.
  • Gemäss Fig. 6 ist hier eine Blende 42 vorgesehen, die ebenfalls eine koaxiale, kreisförmige Öffnung 43 hat und das GM-Rohr 11 teilweise nach links abdeckt. In die linke Stirnseite 44 ist hier eine koaxiale V-Nut 46 eingestochen. Der Aussenrand 47 dieser Nut ist hier mit Radionuklid-Material 48 belegt, so dass dieses den Freiraum 26 sieht und dorthin strahlen kann. Die Blende 42 ist auch hier starr vorrichtungsfest zum GM-Rohr 11 und zur Führung 23, 24.
  • Sowohl bei der Anordnung nach Fig. 5 als auch nach Fig. 6 erhält man zwar bessere Ergebnisse als bei der Anordnung nach Fig. 1. Diese Verbesserung ist jedoch keine Grössenordnung. Dies insbesondere im Hinblick darauf, dass die Erfindung lange Messzeiten gestattet.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist koaxiai ein einziges Röhrchen 49 vorgesehen.
  • Das Röhrchen 49 muss jedoch nicht unbedingt koaxial vorgesehen sein. Es kann auch unter einem Winkel angeordnet sein, wie z.B. das Röhrchen 17.
  • In diesem Zusammenhang sei nochmals darauf hingewiesen, dass der Freiraum 26 keineswegs äquivalent zu den altbekannten Blenden ist, die ja z. B. gemäss der oben bezeichneten Literaturstelle die Meßfloche begrenzen. Bei der Erfindung findet keine Meßflächenbegrenzung statt, die mit der bekannten Meßflächenbegrenzung vergleichbar wäre.
  • Gemäß Fig. 8 läßt sich der Plateau-Effekt und die Parallelisierung auch durch zwei Röhrchen 51, 52 erzielen, die parallel zur Längsachse 13 angeordnet sind, jedoch abstandsmäßig gestaffelt sind. Man kann sich diese Figur entstanden denken aus der Fig. 1, wobei der Winkel der Röhrchen 17, 22 zur Längsachse zu 0 gemacht wird und außerdem noch die Röhrchen 17, 22 gestaffelt angeordnet werden.
  • Eine weitere Variante kann man aus der Fig. 5 ableiten: Man macht auch hier den Winkel zur Längsachse = 0 und staffelt die drei Röhrchen in drei unterschiedlichen Abständen. Auch dann tritt der Plateau-Effekt und die Parallelisierung auf.
  • Man kommt zu einem Kennlinien-Verlauf gemäß der Fig. 4 auch dann, wenn man einen oder mehr Strahler verwendet, jedoch die Blende 14 vollständig wegläßt und kleine GM-Rohre bzw. kleine Halbleiterdetektoren verwendet.
  • Der eingangs erwähnte feine, dünne Pinsel kann als lntensitätsverteilungskurve 25 bezeichnet werden, die rotationssymmetrisch zur dort gezeichneten geometrischen Längsachse ist. Es handelt sich also um eine iäiumliche Kurve. Sie hat Keulengestalt ähnlich den Keulen, wie sie zur Flugnavigation verwendet werden, aus dem UKW-Gebiet bekannt sind usw. Im ungestörten Zustand gibt sowohl der ausgezogene als auch der strichpunktierte Teil die lntensitätsverteilungskurve an. Es schneidet jedoch die Intensitätsverteilungskurve 25 die Schicht 29 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 unter 450. Die Schnittellipse hat einen Durchmesser d. Die Öffnung 16 hat einen Durchmesser D , und dies sind die Werte gemäß den Ansprüchen 1 und 2. Ganz exakt ist der Wert von d nicht. Er wäre nur dann exakt, wenn die Schicht 29 senkrecht zur geometrischen Längsachse stehen würde. Wie man sieht, würde sich jedoch d praktisch nicht ändern, wenn die Schicht 29 senkrecht zur geometrischen Längsachse stünde.
  • Es ist auch so, daß die Intensitätsverteilungskurve 25 wegen der statistischen Vorgänge bei den Strahlern keine haarscharf ziehbare Kurve ist.
  • Näherungsweise kann man statt d auch den Wert d 1 einsetzen, wie er in der Fig. 5 eingezeichnet ist. Es ist hier der Durchmesser desjenigen Kreises, der durch die Öffnungen 21 aller Röhrchen gelegt werden kann. Würde man zwei Röhrchen verwenden, die einander gegenüberliegen, dann könnte man d 1 auf gleiche Weise bestimmen.
  • Man kann aber auch näherungsweise den Wert d 2 nehmen, wie er in Fig. 7 eingezeichnet worden ist. Es ist dies der Durchmesser des Freiraums 26.
  • Bei einem praktisch ausgeführten Beispiel war d = 3 mm und D = 8 mm, wobei ein GM -Rohr mit einem Eintrittsdurchmesser von 18 mm verwendet wurde.
  • In der Praxis wird man je nach Größe des GM-Rohrs 0 - 70 % abdecken. Die Öffnung 16 wird im einfachsten Fall kreisrund sein. Sie könnte aber auch quadratisch sein,und dann wäre die charakteristische Querabmessung D die Kantenlänge des Quadrats. In aller Regel sind die Öffnung 16 und der Freiraum 26 kreisförmig, weil diese Öffnung leicht herstellbar ist. Die Blende wird man möglichst nahe am Betastrahlen-Detektor vorsehen.
  • Am besten bringt man sie direkt am Detektor ( GM-Rohr ) an.
  • Nach den seitherigen Erfahrungen ist der Abstand der Einheit GM-Rohr / Blende bei ca. 1 - 4 mm Abstand zur Schicht 29 optimal.
  • In der Praxis ist L a = 0,4 bis 0,6 mm. In der Praxis ist aO etwa = 0,1 bis 1,5 mm.
  • Dies kann bedeuten, daß beim Kurvenverlauf von Fig. 4 der linke Ast gar nicht mehr vorhanden ist.

Claims (13)

  1. Patentansprüche: ¾ 1. Vorrichtung zur Messung der Dicke von dünnen Schichten auf bandförmigem, drnhtförmigem oder dergleichen Material, das von einer ersten Stelle an der Vorrichtung vorbei zu einer anderen Stelle bewegbar ist, mit einer gegen die Schicht gerichteten Betastrahlen-Vorrichtung sowie mit einem hinter der Betastrahlen-Vorrichtung angeordneten Zählrohr zur Zählung der rückgestreuten Betastrahlung, wobei die Zählung bei bewegtem Material erfolgt, ge kennzei chnet durch folgende Merkmale: a) Die Vorrichtung steht still.
    b) Die Vorrichtung hat eine Führung zum Führen des Materials in einem definierten Abstand von der Betastrahlen-Vorrichtung.
    c) Die charakteristische Querabmessung (D) der Eintrittsöffnung des !3etastrahlen-Detektors verhält sich zu dem Schnittflächen-Durchrr,e;;er (d) der Schnittfläche Schi cht/lntensitätsvertei lungskurve der Betasirnl: zn- Vorrichtung wie D = 15 ... 2 d) Der Abstand zwischen der Schicht und der Betastrahlen Vorrichtung liegt in dem Plateau-Bereich der Kennlinie Zähirute/Abstal d, die durch das Merkmal c) erzielt wird.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß D = 10 - 4 ist.
  3. d 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Betastrahlen-Detektoren, deren Eintrittsöffnung größer ist als durch die Verhältniszahlen angegeben ist, die Eintrittsöffnung durch eine Blende abgedeckt ist, deren charakteristische Querabmessung D den Verhältniszahlen entspricht.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betastrahlen-Vorrichtung ein absorbierendes Röhrchen umfaßt, das für die Strahlen einseitig offen ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Röhrchen schräg zu der geometrischen Längsachse des Zählrohrs angeordnet ist und auf die geometrische Längsachse und die Schicht zielt.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem gemeinsam bestrahlten Bereich n Röhrchen vorgesehen sind, die räumlich gegeneinander versetzt sind, wobei n größer als eins ist.
  7. 7. Vorrichtung nachAnspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Versetzung 3600 beträgt.
  8. n 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zur geometrischen Längsachse zwischen 600- und 300, vorzugsweise 400 bis 500 beträgt.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel aller Röhrchen gleich sind.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler aller Betastrahlen-Vorrichtungen vom gleichen Typ sind und alle Röhrchen gleiche Parameter haben.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Röhrchen parallel zur geometrischen Längsachse und um diese herum angeordnet sind, wobei die Strahler unterschiedlichen Abstand von der Schicht haben
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betastrahlen-Vorrichtung einen zur Längsachse konzentrischen Flächenstrahler umfaßt, dessen Strahlenfläche auf die geometrische Längsachse und die Schicht zielt.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger des Flächenstrahlers zugleich als Blende für das Zählrohr dient.
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