DE2933461C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer ein transparentes
Substrat und eine Abbildungsschicht aufweisenden
Schichtenkombination zum Abbilden einer Oberflächenstruktur,
insbesondere der Oberflächentopologie.
Es ist bereits bekannt, Oberflächentopologien von Fingern,
sogenannte "Fingerabdrucke", auf Papier dadurch herzustellen,
daß die betreffende Person den betreffenden Finger auf einem
Stempelkissen abwälzt, so daß die erhabenen Teile der Fingeroberfläche
geschwärzt werden, worauf der Finger auf dem Papier
abgerollt wird und die geschwärzten erhabenen Teile dort in
ihrer topologischen Anordnung deutlich sichtbar werden. Die
verbleibende Schwärzung der Finger ist jedoch höchst unerwünscht.
Darüber hinaus ist es auch bekannt, Oberflächenstrukturen mit
Silberhalogenidfilmen abzufotografieren, so daß durch geeignete
Beleuchtung die Oberflächentopologie auf dem entwickelten Film
als Negativ sichtbar wird. Im Umkehrverfahren kann das Negativ
dann zu einem Positivbild umgewandelt werden. Dieses Sichtbarmachen
nimmt aber eine erhebliche Zeit in Anspruch. Dies ist
auch bei Verwendung von sogenannten "Thermofax-Papier" der
Fall (US-PS 30 70 428).
Schließlich ist es auch bekannt (US-PS 35 33 823), Finger auf
einem Abbildungsmaterial aufzudrücken, das auf einem Metallsubstrat
aufgebracht ist, welches auf erhöhte Temperatur erhitzt
ist. Aufgrund der Hystereseeigenschaft des Abbildungsmaterials
können die sich mit der Temperatur ändernden Reflexionseigenschaften
zur Herstellung einer Abbildung ausgenutzt werden.
Um hiervon dauerhafte Bilder herzustellen, ist jedoch die zusätzliche
Anwendung fotografischer Mittel erforderlich, was
ebenfalls zeitraubend ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Oberflächenstrukturen
möglichst schnell und einfach abzubilden. Dabei soll eine gute
Auflösung möglich sein, so daß auch gewisse "Mikrostrukturen"
noch optisch in Erscheinung treten. Dabei sollen die zur Abbildung
zu bringenden Oberflächen, beispielsweise Fingerkuppen,
nicht bleibend verschmutzt oder anderweitig beeinträchtigt
werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
ein an sich bekanntes (US-PS 40 00 334, 40 82 861) Material,
das bisher für ganz andere Zwecke verwendet wurde, zum Abbilden
der Oberflächenstruktur angewendet wird. Dieses Abbildungsmaterial
ist ein solches, das bei ausreichender Energiebeaufschlagung
dispergiert und bei darauffolgendem Abkühlen im dispergierten
Zustand verbleibt. Es wird im folgenden als "Dispersionsmaterial"
bezeichnet. Im nicht dispergierten, zusammenhängenden Zustand,
in dem es in Form einer Abbildungsschicht ausgebildet ist,
besitzt es eine hohe optische Dichte.
Bei der Erfindung wird die Oberflächenstruktur an der dem
Substrat für die der Abbildungsschicht abgewandten Seite mindestens
teilweise in Kontakt mit der Schichtenkombination aus
mindestens einem transparenten Substrat und einer solchen Abbildungsschicht
gebracht; gleichzeitig wird die Abbildungsschicht
durch das Substrat hindurch mit Energie beaufschlagt. Die Energiebeaufschlagung
wird hinsichtlich Stärke und/oder Dauer so gesteuert,
daß die Abbildungsschicht in den von der Oberflächenstruktur
nicht kontaktierten Bereichen der Schichtenkombination
unter Bildung lichtdurchlässiger Bereiche dispergiert, in den
anderen, von der Oberflächenstruktur dagegen kontaktierten
Bereichen aber undispergiert bleibt.
Da solches Dispersionsmaterial beispielsweise in den oben
zitierten US-Patentschriften schon beschrieben ist, erübrigt
sich eine weitere eingehende Erörterung an dieser Stelle. Das
Disperionsmaterial kann eine Legierung aus einer Mehrzahl
von im wesentlichen wechselweise unlöslichen festen Komponenten
mit einem Eutektikum niedrigen Schmelzpunkts enthalten. Wird
Energie in einer solchen Stärke oder Menge angelegt, daß die
absorbierte Energie im Dispersionmaterial über einen bestimmten
kritischen Wert gelangt, der auf den Schmelzpunkt des Eutektikums
bezogen ist, so wird das Abbildungsmaterial dispergierend verändert
und zwar an den Stellen, an denen es der Energie ausgesetzt
ist. Das vorher kontinuierlich in der Abbildungsschicht
ausgebreitete Dispersionsmaterial schmilzt gewissermaßen auf
und zieht sich lokal zu kleinen Kügelchen zusammen, so daß
die sich dazwischen bildenden Öffnungen das Dispersionsmaterial
zu einer nicht mehr zusammenhängenden, d. h. diskontinuierlichen
Schicht umformen. Diese Kügelchen verbleiben dann nach dem
Verfestigen an dem betreffenden Ort. Die optische Dichte der
Abbildungsschicht ist hierdurch gegenüber dem vorherigen kontinuierlichen
Ausbreitungszustand des Dispersionsmaterials
mehr oder weniger stark vermindert.
Mit Hilfe der Erfindung sind die unterschiedlichsten Oberflächenstrukturen
schnell und einfach abbildbar. So können Fingeroberflächen
und andere Gewebeoberflächen zur Abbildung gelangen,
was auch in der medizinischen Diagnose und Forschung sowie
in Unterricht und Lehre Vorteil bietet. Die Abbildung beispielsweise
pflanzlicher und tierischer Gewebeoberflächen kann auch
auf einen Schirm vergrößert projiziert werden. Auch Metalle
können hinsichtlich ihrer Oberflächentopologie abgebildet werden,
um beispielsweise Mikrorisse und Oberflächenfehler leicht festzustellen.
Das Oberflächenbild nach der Erfindung ist ein vollformatiges
transparentes Bild. Es kann direkt oder wie oben schon dargelegt
vergrößert zur Abbildung gebracht werden. Falls erwünscht,
kann es jedoch auch auf üblichen fotografischen oder anderen
Reproduktionswegen weiterverarbeitet, insbesondere vervielfältigt
werden. Die Projektion erlaubt die deutlichere Sichtbarmachung
mikroskopischer Details.
Dabei erlaubt die Erfindung die Abbildung unmittelbar nach
der Belichtung des Disperionsmaterials durch Strahlungsenergie
beispielsweise mit Hilfe einer Xenon-Blitzlichtlampe ohne Verwendung
von Chemikalien. Die Abbildung selbst ist permanent
und daher archivfähig. Das Auflösungsvermögen ist sehr hoch,
so daß Details bis herab zu etwa 3-5 µm deutlich abgebildet
werden können. Schließlich ist die Erfindung auch durch Laien
handhabbar.
Wenn die Kuppe eines Fingers auf die mit dem Dispersions- bzw. Abbildungsmaterial
überzogene Seite eines die Abbildungsschicht bildenden Dispersionsfilmes gelegt
und ein Lichtblitz
einer Xenon-Blitzlampe, der nur einen Bruchteil einer
Sekunde (z. B. nicht mehr als etwa 1 msec)
dauert, durch die transparente Substratseite des Filmes gesandt
wird, und zwar nur während der Periode, in der der Finger
in Kontakt mit dem Film steht, wird ein äußerst klares
transparentes Bild des Fingerabdruckes erzeugt. Dabei liegen die
Vertiefungen der Fingeroberfläche in den transparenten
Abbildungsbereichen des Filmes und wenigstens die
erhöhten Teile der Oberfläche in den relativ undurchsichtigen
Teilen des Filmes. Wenn der Fingerabdruck
in stark vergrößerter Form auf einen Schirm oder einen
photographischen Film abgebildet wird, der nachfolgend
entwickelt wird, werden mikroskopisch kleine Details wie
Poren oder andere kleine Vertiefungen klar sichtbar.
(Wenn ein Dispersionsfilm mit kontinuierlicher Tönung verwendet
wird, wird ein Grad an Transparenz in den Teilen
des Filmes erzeugt, die den verschiedenen Teilen der Finger
gegenüberliegen, entsprechend der Güte oder der Enge des
Kontaktes zwischen den verschiedenen Punkten der Fingeroberfläche
und dem Film, wodurch ein dreidimensionaler
Effekt erzeugt wird). Ähnliche Ergebnisse werden erzielt
wenn der Film belichtet wird, während andere Bereiche der
Haut oder eines anderen Gewebes oder Flächen von verschiedenen
Objekten gegen die Abbildungsschicht des Filmes angedrückt
werden.
Diese überraschenden Ergebnisse resultieren aus Aufbau
und Charakteristiken der Abbildungsschicht und dem Zusammenhang
zwischen dem Gewebe oder der Objektfläche, und der Strahlungsenergie.
Es kann auch die Schichtenkombination von der
Seite der Abbildungsschicht her belichtet werden.
Die beschriebenen Dispersionsfilme haben eine dünne Schutzschicht von
z. B. 0,5 µm, die über einer sehr dünnen
Abbildungsschicht von z. B. 0,05 µm liegt, die eine
hohe optische Dichte hat. Wie oben erwähnt, absorbiert diese
undurchsichtige Abbildungsschicht sehr stark die elektromagnetische
Energie der Blitzlampe, wobei die absorbierte
Energie Wärme im Disperionsmaterial erzeugt. In Abwesenheit einer
wärmesenkenden Fläche, die in Kontakt mit dem Film steht,
wird die Temperatur in allen der Energie ausgesetzten Bereichen
auf eine Schwellwerttemperatur erhöht, wodurch eine
Verformung und Dispergierung des Dispersions- bzw. Abbildungsmaterials erzeugt
wird. Diese Dispersion verfestigt
sich dann, wenn keine Strahlungsenergie mehr anliegt,
wodurch Öffnungen in dem ursprünglich kontinuierlichen Abbildungsmaterial
entstehen. Bei dem bevorzugten Film mit
kontinuierlicher Tönung nimmt der Grad, bis zu dem eine
derartige Dispersion erfolgt, und das resultierende Verhältnis
von Kügelchen zu freiem Zwischenraum an einem gegebenen
Punkt des Filmes und damit der Grad der erzeugten Transparenz
ab, und zwar mit einer Zunahme der Wärmemenge, die durch jede
Oberflächenstelle des gegenüberliegenden Körpers abgeleitet
wird.
Die elektromagnetische Energie wird an den
Film nur während der Periode angelegt, in der die abzubildende
Oberfläche in Kontakt mit dem Film steht. Es besteht
dann auch keine Gefahr einer
Unbequemlichkeit oder gar Verletzung des lebenden Hautgewebes,
da die elektromagnetische Energie der Blitzlampe, die nur
über einen Bruchteil einer Sekunde angelegt wird, keine
ausreichende Wärmeenergie in der Abbildungsschicht erzielt,
die die Haut in irgend einer Weise beeinträchtigen könnte.
Es ist bekannt, daß
manche Teile des menschlichen Körpers stärker wärmeempfindlich
sind als andere. Beispielsweise ist das Hautgewebe am Handgelenk
mehr wärmeempfindlich als die wesentlich dickere
Haut der Finger. Es wurde festgestellt, daß bei Verwendung
einer üblichen Xenon-Blitzlampe, die eine Strahlungsenergie
in der Größenordnung von etwa 0,6 bis 1,0 Joule/cm² und
einer Blitzdauer in der Größenordnung von etwa 1 msec
die erzeugte Wärme nicht so hoch ist, daß Benachteiligungen
oder Unbequemlichkeiten bei der Abbildung der Finger auftreten.
In einigen Fällen kann jedoch bei dieser Blitzdauer
ein unbequemes Gefühl entstehen, jedoch keine Verbrennung,
wenn z. B. das Hautgewebe eines Handgelenkes abgebildet werden
soll. Bei der Herstellung
von Bildern von Hautgewebe von anderen Teilen des Körpers wird
daher eine Blitzlichtbelichtung von
nicht mehr als 0,1 msec vorgezogen.
Ein weiterer Vorteil einer derartigen Blitzzeit
besteht darin, daß kurze Blitzzeiten im Dispersionsmaterial
Abbildungen mit höherer Auflösung als längere
Blitzzeiten erzeugen. Eine Verlängerung der Blitzzeiten
etwa auf eine Größenordnung von ¹/₅₀ Sekunde würde die
Bildauflösung in den Filmen schädlich beeinflussen.
Kürzere Blitzzeiten sind daher erwünscht sowohl wegen
der Vermeidung von Unbequemlichkeit bei der Person, deren
Haut abgebildet werden soll, als auch wegen einer Maximierung
der Auflösung oder Klarheit des erzeugten Bildes.
Daß die erhabenen Abschnitte einer abzubildenden
Oberfläche einen guten Kontakt mit der mit
dem Abbildungsmaterial überzogenen Seite des Dispersionsfilmes
bilden und daher einen wirksamen wärmesenkenden
Effekt bewirken können, ist nicht ohne weiteres zu erwarten. Bei den
bekannten Filmen wird die äußere Wärme auf die Substratseite
des Filmes aufgebracht, so daß die Fläche, die die
Abbildungsschicht bzw. die Abbildungsseite des Filmes berührt,
Wärme abführen würde, die aus dem Substrat auf die
Abbildungsschicht übergeht.
Bei der Erfindung tritt der wärmesenkende Effekt bei Wärme
auf, die von Anfang an in der Abbildungsschicht erzeugt wird
durch auf diese Schicht gerichtete elektromagnetische Strahlung.
Es ist ferner nicht zu erwarten, daß die Abschnitte der abzubildenden
Fläche, die die Abbildungsschicht des Bildes berühren,
einen wirksamen wärmesenkenden Effekt bei einer
Wärmequelle haben könnten, die durch einen Energieimpuls
mit einer Dauer von einem Bruchteil einer Sekunde erzeugt
wird. Einer der Gründe weshalb die den Film berührenden
Teile der abzubildenden Fläche einen wärmesenkenden Effekt
auf Disperionsfilme ausüben, auch wenn die Energiequelle
nur während eines kurzen Zeitintervalls wirkt, besteht vielleicht darin,
daß die Dynamik der Dispersion der Abbildungsschicht
derart ist, daß diese Dispersion über eine Zeitspanne
nach Beendigung des Anlegens der elektromagnetischen
Energie erfolgt und der wärmesenkende Effekt der abzubildenden
Fläche nach dem Abschalten der elektromagnetischen
Energie wirksam bleibt. Es war ferner nicht
anzunehmen, daß ein erwünschtes scharfes Bild mittels
variablen wärmesenkenden Effekten durch eine Schutzschicht
zwischen der Abbildungsschicht und dem Kontaktpunkt der
abzubildenden Oberfläche mit dem Aufzeichnungsfilm hindurch
herstellbar ist, die mehrere Male dicker als die Abbildungsschicht
ist, weil die Schutzschicht die wärmeabsenkende
Wirkung zerstreuen und die erreichbare Bildauflösung nachteilig
beeinflussen würde. Die bei den beschriebenen Filmen
verwendete Schutzschicht ist jedoch so dünn, (d. h. unter einem
Mikrometer), daß die erwartete Auflösung, nämlich die Größenordnung
der Dicke der Schutzschicht, sehr effektiv ist und sehr
kleine Details, wie Rippen und Poren von Hautgewebe gut
sichtbar macht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Dauer der elektromagnetischen Energie nicht größer als etwa 1 msec
(d. h. eine Zeitspanne, die gewährleistet,
daß das erzeugte Bild nicht unscharf wird auch dann nicht,
wenn der Finger um ein kleines Stück bewegt wird wenn er
auf dem Film liegt). Ein solches scharfes Bild ist nicht
so einfach möglich, beispielsweise in dem Fall, wenn ein
Wärmeimpuls an den Film angelegt wird, der wenigstens mehrere
Sekunden dauert, wobei während dieser Zeit die Abbildungsfläche
auf dem Film liegen muß, um den gewünschten Wärmeabsenkungseffekt
herbeizuführen.
Die besten Ergebnisse lassen sich mit der Erfindung erzielen,
wenn die abzubildende Oberflächenstruktur weich und nachgiebig
ist, wie z. B. Hautgewebe, unabhängig davon, ob ein Film
mit kontinuierlicher Tönung oder starkem Kontrast verwendet
wird. Wenn der Körperteil gegen den Film gedrückt wird,
nimmt die Fläche und die Innigkeit des Kontaktes der Körperfläche
mit dem Druck zwischen dem Körperteil und dem Film
zu. Der wärmeabsenkende Effekt des Körperteiles und die
Klarheit und Auflösung der Abbildung kann leicht optimiert
werden. Ferner variiert die Menge der durch den Kontaktkörper
zerstreuten Wärme mit dem Durck, der auf die verschiedenen
Punkte der den Film berührenden Fläche ausgeübt
wird. Der Druck an den Spitzen der Vorsprünge des
Körperteils, der gegen den Film gedrück wird und die
den Anfangskontakt mit dem Film herstellen, ist daher
größer als der Druck an den Teilen des Körperteiles benachbart
zu diesen Spitzen der Vorsprünge, so daß eine Abstufung
des auf die verschiedenen Punkte durch den Körper
ausgeübten Druckes entsteht.
Die Wärmeleitfähigkeit der verschiedenen Punkte einer
Oberflächenstruktur eines solchen Körperteiles, der gegen den Film gedrückt
wird, variiert mit dem angewendeten Druck, so daß
bei der Herstellung eines Bildes der Oberfläche eines solchen
Körperteiles auf einem Film mit kontinuierlicher Tönung eine
Abstufung der Undurchsichtigkeit und der Durchlässigkeit sowie
ein dreidimensionaler Effekt entsteht. Auch die Vertiefungen
der Körperfläche haben einen ähnlichen variablen Wärmeabsenkungseffekt
abhängig von der Tiefe dieser Vertiefungen
an jedem Punkt des Körperteiles, der in Kontakt mit dem
Film steht.
Bei der Herstellung guter Abbildungen von Oberflächenstrukturen von
festen Stoffen, wie z. B. den Oberflächen von metallischen
Gegenständen, in denen Risse oder andere Fehler festgestellt
werden sollen, treten manchmal Probleme auf. Da
die meisten Metalloberflächen, mikroskopisch gesehen, grob
sind, ist es schwierig, einen engen Kontakt herbeizuführen,
der Oberflächendetails klar herausbringt, wie sie bei
weichen nachgiebigen Körpern erzeugt werden. Metallflächen
berühren daher die Abbildungsschicht in der Regel nur an relativ weit
entfernten Punkten, so daß die Räume zwischen diesen Kontaktpunkten,
die keine wärmesenkenden Wirkungen haben,
als freie oder transparente Bereiche in der Schicht vorhanden
sind, weshalb Oberflächenrisse und andere Fehler in dem
erzeugten Bild nicht erscheinen. Wird jedoch eine dünne
Schicht eines wärmeübertragenden Materials, z. B. eine
geeignete Flüssigkeit oder ein Fett geeigneter Dicke verwendet,
können weitere Teile einer solchen Oberfläche
zwischen den Kontaktspitzen der Metallfläche einen effektiven
variablen wärmesenkenden Effekt auf die Abbildungsschicht ausüben, wodurch
Oberflächenfehler herausgearbeitet werden können. Ein anderes
Mittel zum Herausarbeiten der Oberflächen-Topologie der Oberflächen
von harten Gegenständen besteht darin, das Substrat
und andere Schichten der Schichtenkombination aus einem sehr nachgiebigen
und geschmeidigen sowie verformbaren Material herzustellen,
das kleinen Veränderungen in der Höhe der festen
Flächenbereiche des abzubildenden Körpers folgen kann.
Normalerweise wird der beschriebene Dispersionsfilm über
eine Maske belichtet oder indem ein Voll-Format-Bild auf
die mit der Abbildungsschicht überzogene Seite der Schichtenkombination
projeziert wird. Bei dem beschriebenen Abbildungsprozeß
wird jedoch das Abbildungsmaterial durch das transparente
Substrat hindurch belichtet, während die abzubildende
Fläche gegen die andere Seite der Schichtenkombinat gedrückt wird,
die von dem belichteten Substrat durch die anfangs kontinuierliche
undurchsichtige Abbildungsschicht getrennt
ist.
Der oben beschriebene Wärmeabsenkungseffekt, der durch die
verschiedenen vorspringenden oder zurückgesetzten Abschnitte
der abzubildenden Oberfläche entsteht, könnte vermutlich dann
nicht wirksam erreicht werden, wenn die Oberfläche beispielsweise
einen relativ großen Abstand von dem Abbildungsmaterial
hätte oder wenn das letztere sehr dick wäre. Dies kommt davon,
daß dickere Filme eine hohe Wärmespeicherkapazität haben, so
daß die wärmesenkende Wirkung der Kontaktfläche relativ
kleiner ist. Auch ein größerer Abstand zwischen der Kontaktfläche
und dem Abbildungsmaterial reduziert den hohen Auflösungseffekt
der Wärmeabsenkung, die durch die Kontaktfläche
erzeugt wird. Die meisten auf Wärme ansprechenden
Aufzeichnungsmaterial, die gegenwärtig in Gebrauch sind, sind
nicht sehr empfindliche gegenüber Strahlungsenergie und sie
haben gewöhnlich schwach gefärbte oder transparente Abbildungsschichten
auf einem Papier oder transparenten Substraten,
wobei die Abbildungsschichten relativ dunkle sichtbare Bilder
erzeugen wenn sie einer extern angelegten Wärmeenergie ausgesetzt
werden. Der differenzielle Wärmeabsenkungseffekt
einer Kontaktfläche würde nicht die guten Ergebnisse
ermöglichen, wenn er bei diesen von anfang an volltransparenten
Filmen oder anfangs undurchsichtigen Papieren
angewendet werden würde, wenn diese der Strahlungsenergie
von der Substratseite her ausgesetzt werden, weil diese
Filme keine sehr wirksame Abbildungsschicht haben, die
Strahlungsenergie absorbiert und/oder weil das Substrat
undurchsichtig ist.
Das Substrat soll daher gegenüber der Strahlungsenergie
transparent sein und vorzugsweise sollte eine dünne Abbildungsschicht
mit hoher optischer Dichte vorgesehen
sein, um die Strahlungsenergie zu absorbieren und
zwar für eine abzubildende Oberfläche, die gegen die mit
dem Dispersionsmaterial überzogene Seite der Schichtenkombination angedrückt
wird, um einen Wärmeabsenkungseffekt mit hohem Auflösungsvermögen
bei der Wärme zu erzielen, die im Disperionsmaterial
erzeugt wird, wenn die Strahlungsenergie von der
Substratseite her zugeführt wird.
Da die im Trockenverfahren verarbeitbare Schichtenkombination
ein Bild unmittelbar nach der Belichtung durch die Blitzlampe
erzeugt, steht eine genaue Abbildung der Oberfläche
unmittelbar zur Verfügung, ohne daß Chemikalien zur Herstellung
des Bildes erforderlich sind, so daß die Erfindung
auch durch ungeübtes Personal und mit einfachen Vorrichtungen
angewendet werden kann. Es können daher Fingerabdruckvorrichtungen
für Polizeistationen und dergleichen, Vorrichtungen
zum Abbilden von Geweben für Krankenhäuser und Ärzte
sowie Schulen und andere Institutionen, die nach dem
Verfahren der Erfindung arbeiten, zu sehr niedrigen Kosten
hergestellt werden.
Eine solche Vorrichtung kann ein Gehäuse aufweisen mit einer
nach oben federbelasteten transparenten Plattform zur Aufnahme
des Filmes, die an einen auf Druck ansprechenden Steuerschalter
oder dergleichen gekoppelt ist. Eine Aufzeichnung der Gewebeoberflächen-
Topologie kann gemacht werden indem die Finger
oder ein anderes Gewebe auf die mit dem Dispersionsmaterial
überzogene Seite einer Schichtenkombination gedrückt wird, die
sich über die Plattform erstreckt. Wenn der Druck auf die
Plattform einen optimalen Wert erreicht hat, schaltet der
Steuerschalter momentan eine Blitzlampe ein, deren Licht
durch die Plattform und die Substratseite gerichtet
ist, wodurch unmittelbar ein klares Bild der Oberfläche
des Gewebes erzeugt wird.
Wird die Schichtenkombination dann von der Rückseite her beleuchtet, so
wird das Bild klar sichtbar. Wenn die filmartige Schichtenkombination auf eine Rolle
aufgewickelt ist und zwischen einer Zufuhr- und einer Aufnahmerolle
in der Vorrichtung verläuft, kann beim Belichten
der neubelichtete Abschnitt
automatisch vorgerückt werden zu einer Station, in der er von
rückwärts beleuchtet wird, so daß die Abbildung der Oberflächen-
Topologie des Gewebes und die Qualität des Bildes
unmittelbar geprüft werden können.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden
nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert;
daher zeigt
Fig. 1 stark vergrößert einen Schnitt durch eine Schichtenkombination;
Fig. 2 einen Querschnitt nach Fig. 1,
nachdem eine Hautoberfläche, wie z. B. die Kuppe
eines Fingers auf die mit dem Dispersionsmaterial
überzogene Seite der Schichtenkombination aufgelegt worden ist;
Fig. 3 die Entwicklung von Diskontinuitäten oder
Öffnungen in der anfangs kontinuierlichen Abbildungsschicht,
wenn ein Blitz einer Strahlungsenergie
durch das transparente Substrat
nach Fig. 2 auf die Abbildungsschicht gerichtet
worden ist;
Fig. 4 einen Photodruck eines Fingerabdruckes, der direkt
von einer transparenten Abbildung vergrößert worden
ist, die aus nach Fig. 7 hergestellt
wurde;
Fig. 5 einen photographischen Druck eines noch stärker
vergrößerten Bildes eines Teils des Fingerabdruckes
nach Fig. 4, ebenso direkt vergrößert von einem
transparenten Bild, das nach Fig. 7
hergestellt wurde, wobei die Bildauflösung dargestellt
ist, bei der einzelne Poren klar sichtbar
sind;
Fig. 6 einen photographischen Druck eines Arm-Hautgewebes,
direkt vergrößert aus einem transparenten
Bild, das gemäß Fig. 7 hergestellt
wurde;
Fig. 7 einen weiter vergrößerten Schnitt einer Ausführungsform
nach den Fig. 1 bis 3,
wobei verschiedene Bereiche oder Schichten
dargestellt sind, die in den Fig. 1 bis 3
nicht sichtbar sind;
Fig. 8 ein graphisches Schaubild mit einer Darstellung
der Veränderung der optischen Dichte nach
Fig. 7 unter verschiedenen Stärken der Strahlungsenergie,
wobei keinerlei
Hautgewebe oder keine andere Oberfläche auf der
mit dem Dispersionsmaterial überzogenen Seite der
Schichtenkombination angeordnet war;
Fig. 9 schematisch eine Fingerabdruckvorrichtung; und
Fig. 10 in Draufsicht die Stationen der Maschine
nach Fig. 9 zur Aufnahme und Besichtigung der Proben.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform einer hochempfindlichen
Schichtenkombination 9, die für die Erfindung verwendbar ist. Sie
umfaßt ein transparentes Substrat 10, das
vorzugsweise
aus einem Polyester-Material, wie z. B. Polyäthylen-Terephthalat
mit Mikrofilm-Qualität, besteht.
Die Dicke des Substrates 10 liegt vorzugsweise im Bereich von
0,05 bis 0,175 mm, insbesondere zwischen 0,075 bis
0,125 mm. Auf dem Substrat ist z. B. im Vakuum eine dünne
kontinuierliche Abbildungsschicht 11 aus einem Dispersionsmaterial
niedergeschlagen, was aus einer oder verschiedenen
Materialschichten bestehen kann. Die Dicke der Schicht 11
ist derart, daß sich eine optische Dichte von 1,0 bis
2,5 ergibt. Allgemein liegt die Dicke der Abbildungsschicht 11
bei 0,01 bis 0,1 µm, vorzugsweise
bei etwa 0,05 µm. Die dünne Schicht 11 absorbiert Strahlungsenergie,
die beispielsweise durch eine Blitzlampe erzeugt
wird und wenigstens teilweise in Wärmeenergie umgewandelt
wird, wodurch die Temperatur auf einen Wert steigt,
bei dem das Material dispergiert und einen diskontinuierlichen
Film bildet, der den Durchtritt von Licht durch die Schicht 11
ermöglicht. Obwohl in den Fig. 1 bis 3 nicht gezeigt, kann,
um den Zutritt von Feuchtigkeit und Sauerstoff zur Schicht 11
zu verhindern, eine dünne transparente Schicht aus einem Dichtmaterial
(z. B. 0,02 µm), die als Passivierungsschicht
bezeichnet wird zwischen der Schicht 11 und dem darunterliegenden
Substrat 10 und zwischen der Schicht 11 und einer im wesentlichen
transparenten Schutzschicht 12 vorgesehen sein.
Die Überzugs-Deck- oder Schutzschicht 12 kann eine Dicke im Bereich von
0,1 bis 10 µm haben und vorzugsweise nicht mehr als
etwa 1 µm, insbesondere ist sie etwa 0,5 µm dick,
bei welchem Wert sich die höchste Auflösung ergibt.
Sie besteht zweckmäßigerweise aus einem geeigneten Polymerharz,
beispielsweise Polyurethan,
Silikonharz oder Polyvinylidin-Chlorid.
Die Schutzschicht 12 kann ferner ein Photodeckmittel enthalten,
beispielsweise Polyvinylcinnamat.
Sie kann aufgeschleudert, aufgewaltz,
aufgesprüht oder in anderer Weise aufgebracht werden.
Wenn auf dieser Seite der Abbildungsschicht 11 eine Passivierungsschicht
vorgesehen wird, kann sie im Vakuum auf das Substrat aufgebracht
werden, ehe die Schicht 11 darauf niedergeschlagen wird
und die andere Passivierungsschicht kann in derselben Weise
auf der Schicht 11 aufgebracht werden, ehe die Schutzschicht 12
niedergeschlagen wird. Die Passivierungsschichten können
SiO, SiO₂, Al₂O₃, GeO₂, TeO₂ und Bi₂O₃ aufweisen.
Die Passivierungsschichten verhindern oder beschränken eine
Oxydation der Abbildungsschicht 11 aus dem Dispersionsmaterial
und sie vermeiden dadurch eine eventuelle Verschlechterung
ihrer optischen Dichte.
Diese Passivierungsschichten bewirken ferner die Grenzschicht-Adhäsion
zwischen dem Substrat 10 und der Schicht 11 und zwischen
der letzteren und der Schutzschicht 12. Die Passivierungsschichten
haben zweckmäßigerweise jeweils eine Dicke von
0,006 bis 0,05 µm und insbesondere zwischen 0,01
und 0,03 µm.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt dieser Schichtenkombination 9, nach Fig. 1,
nachdem ein Hautgewebe als Oberflächenstruktur 14, die eine Fingerkuppe sein kann,
gegen die Schutzschicht 12 angepreßt worden ist. Dieses
Hautgewebe hat Vorsprünge 14 a, 14 b, 14 c usw., zwischen welchen
Vertiefungen oder Aussparungen 14 e, 14 f, 14 g, 14 h usw. vorhanden
sind. Die Aussparungen haben verschiedene Tiefen (wie
dargestellt) und die Aussparung 14 g ist eine Pore in dem Hautgewebe.
In Fig. 2 ist die Abbildungsschicht 11 noch eine kontinuierliche und
undurchsichtige Schicht. Gemäß Fig. 3 wird ein Lichtblitz einer
Strahlungsenergie 6 a mit einer Stärke, wie sie handelsübliche
Xenon-Blitzlampen erzeugen, durch die Substratreihe
zugeführt, wobei die Abbildungsschicht 11 diese Energie absorbierend
in Wärmeenergie umwandelt. Es wurde festgestellt, daß
Wärmeenergie, die bisher ausreichte, die Abbildungsschicht 11 aus
Dispersionsmaterial zu dispergieren, um Öffnungen oder
Diskontinuitäten in dieser Schicht zu bilden, nicht oder nicht
denselben Dispergiereffekt in den Bereichen hat,
die in Kontakt mit den anfangs vorspringenden Teilen der Oberflächenstruktur
14 stehen.
In den Bereichen des Hautgewebes, in denen
die Aussparungen oder Vertiefungen 14 e, 14 f, 14 g usw. liegen,
dispergiert die Abbildungsschicht 11 dagegen in der erwarteten
Weise, um transparente Bereiche 11 a, 11 b, 11 c, 11 d
und 11 e unmittelbar gegenüber den Aussparungen oder Vertiefungen
14 e, 14 f, 14 g, 14 h und 14 i zu bilden.
Es wird somit ein Bild erzeugt, das der Oberflächen-Topologie bzw. Struktur
14 des Hautgewebes angenähert ist, das gegen die Schutzschicht 12
angedrückt wird.
In einem Dispersionsfilm mit hohem Kontrast hat jeder der
transparenten Bereiche 11 a, 11 b, 11 c, 11 d und 11 e den
selben Grad an Transparenz und enthält bei Betrachtung unter
dem Mikroskop im Abstand liegende Kügelchen des Abbildungsmaterials
mit einem konstanten Verhältnis von Kügelchen zu
freiem Raum. Bei einem Film mit kontinuierlicher Tönung variiert
das Verhältnis von Kügelchen zu freiem Zwischenraum der transparenten
Bereiche 11 a, 11 b, 11 c, 11 d und 11 e mit der
Innigkeit oder Enge des Kontakts oder Druckes an den verschiedenen
Abschnitten jedes vorstehenden Teiles 14 a, 14 b
usw. der Gewebeoberfläche und der Tiefe der verschiedenen
Abschnitte jeder Vertiefung oder Aussparung 14 b, 14 f usw.
Da die Abbildungsschicht 11 nicht durch die
in ihr erzeugte Wärme beeinflußt wird, bis ein gegebener Schwellwert
oder ein kritischer Wert von nicht zerstreuter oder nicht
abgeleiteter Wärme in ihr erzeugt worden ist, sollte die Stärke
der Strahlungsenergiequelle ausreichen, die Bereiche des
Filmes, bei denen die Wärme nicht abgesenkt worden ist,
über die Dispersionstemperatur des Filmes anzuheben. Sie
sollte jedoch nicht ausreichen, die stark gekühlten Bereiche
des Filmes auf seine Dispersionstemperatur zu bringen.
Bei Verwendung eines Dispersionsfilmes mit kontinuierlicher
Tönung, bei dem eine Abstufung im Grad der Transparenz entsprechend
dem Grad der Wärmeabsenkung an der Grenzfläche
zwischen dem Film und der abzubildenden Oberflächenstruktur 14 erzeugt
wird, ergeben sich mehr Informationen über die Oberflächen-Topologie
des Kontaktkörpers als bei Verwendung eines Filmes
mit hohem Kontrast.
Die Fig. 5 zeigt eine Vergrößerung eines Teils
der Fig. 4 und sind photographisch Drucke eines Fingerabdruckes,
die direkt aus dem Transparent vergrößert worden
sind, das gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung eines Dispersionsmaterials
hergestellt wurde.
In diesen Photos sind die vorstehenden Bereiche der Oberflächenstruktur 14 des
Hautgewebes als helle Flächen und die Vertiefungen als
dunkle Flächen dargestellt. Diese Bilder wurden auf einem
Film mit kontinuierlicher Tönung erzeugt, bei denen der
Grad der Dunkelheit des Bildes von grau bis schwarz variiert,
um einen dreidimensionalen Effekt zu bewirken. Fig. 5
zeigt die Poren von 14 g als schwarze Punkte, ein Beweis für
das feine Auflösungsvermögen beim Verfahren nach der Erfindung.
Auch Fig. 6 zeigt ein Beispiel für diese Ergebnisse,
wobei ein photographischer Druck dargestellt ist, der direkt
aus dem Transparent vergrößert wurde, das gemäß der Erfindung
hergestellt wurde, wobei ein Teil eines Armes gegen die
Schutzschicht 12 des Filmes gepreßt wurde.
Die Oberflächenbilder nach Fig. 4 bis 6 wurden auf
einem Film wie demjenigen nach Fig. 7 hergestellt, wobei
die Strahlungsenergie der Xenon-Blitzlampe im Bereich von
etwa 0,6 bis 1,0 Joule/cm² lag mit einer Blitzdauer zwischen
etwa 10⁻³ bis 10⁻⁵ Sekunden.
Die Abbildungsschicht 10 sei es ein Film
mit hohem Kontrast oder mit kontinuierlicher Tönung gemäß z. B. den
US-PS 42 67 261, 40 00 334, 40 82 861 und 41 99 615,
kann eine Einzelschicht aus einer Legierung sein,
die im wesentlichen homogen oder gleichförmig durch die gesamte
Schicht ist, die jedoch mikroheterogen bezüglich ihrer im
wesentlichen wechselseitig unlöslichen festen Komponenten
ist und die ein eutektisches Gemisch hat, wie in der US-PS 42 11 838
beschrieben.
Jene US-Patentschriften beschreiben das gleichzeitige Niederschlagen
der im wesentlichen wechselweise unlöslichen
Komponenten der Legierung in einer einzigen Niederschlagsstufe,
um die im wesentlichen homogene und gleichmäßige
einzige Legierungsschicht zu erhalten.
In einer besonders bevorzugten Form eines Filmes wie in der
US-PS 42 11 838 beschrieben, enthält die Abbildungsschicht
11 aus Dispersionsabbildungsmaterial, die auf dem
Substrat 10 niedergeschlagen worden ist, eine Mehrzahl von
separaten übereinander liegenden Schichten 11 a, 11 b und 11 c
(Fig. 7) aus unterschiedlichen und im wesentlichen wechselseitig
unlöslichen Komponenten mit relativ hohen Schmelzpunkten
und relativ niedrig schmelzenden Eutektikas, sowie
mit Grenz- oder Zwischenflächen zwischen diesen Schichten
mit relativ niedrigen Schmelzpunkten. Die relativ niedrigen
Schmelzpunkte der Zwischenschichten zwischen den separaten
Schichten entsprechen im allgemeinen dem relativ niedrig
schmelzenden Eutektikum der Komponenten der separaten
Schichten. Passivierungsschichten 16 und 18 sind entsprechend
auf dem Substrat 10 und auf der Abbildungsschicht 11
niedergeschlagen und eine Schutzschicht 12 ist
vorzugsweise auf der Außenseite der Schichtenkombination 9 aufgebracht.
Die Abbildungsschicht 11 wird nun einer elektromagnetischen
Energie 16 a beispielsweise einer Xenon-Blitzlampe
in einer Stärke ausgesetzt, bei der die nicht zerstreute oder
nicht abgeleitete erzeugte Wärmeenergie über einen bestimmten
kritischen Wert steigt und die Temperatur der Schicht auf
die relativ niedrigen Schmelzpunkte der Filmgrenzschichten
oder Zwischenschichten erhöht, um die niedrig schmelzenden
Zwischenschichten zu schmelzen und die verschiedenen
und im wesentlichen wechselweise unlöslichen Komponenten
der separaten Schichten in die im wesentlichen geschmolzenen
Zwischenschichten einzubauen und dadurch das Abbildungsmaterial
in einen im wesentlichen fluidischen Zustand zu
bringen, in welchem infolge der Oberflächenspannung des
Materials das im wesentlichen undurchsichtige Material
dort, wo es der Energie ausgesetzt wird, zum Dispergieren
gebracht wird, so daß es sich zu einem diskontinuierlichen
Material umformt mit Öffnungen und verformten Material, das
sich an Ort und Stelle nach dem Anlegen der Energie verfestigt,
während durch die Öffnungen Licht durchtreten kann, um die
optische Dichte dort zu verringern.
Die niedergeschlagenen separaten Schichten der verschiedenen
und im wesentlichen unlöslichen Komponenten, wie Wismut und
Zinn, haben relativ hohe Schmelzpunkte (278° C bzw. 232° C),
sie haben jedoch relativ niedrig schmelzende Grenzschichten
infolge der Energie der Mischung der separaten Komponenten
an den Grenzflächen, oder sie können eine Schicht aus einem
eutektischen Gemisch der separaten Komponenten enthalten,
die mikroskopisch dünn sein kann. Das Aufbringen der elektromagnetischen
Strahlungsenergie 16 a über dem bestimmten kritischen
Wert veranlaßt die Komponenten an den Grenzflächen, im wesentlichen
zu schmelzen, wobei die Komponenten der separaten
Schichten aufgebrochen werden und wenigstens wesentliche
Teile von ihnen in die Schmelze aufgenommen werden.
Als Folge hiervon wird die feste kontinuierliche
Abbildungsschicht 11 einschließlich der separaten Schichten
in einen im wesentlichen fluidischen Zustand umgewandelt,
in welchem die Oberflächenspannung das Material zum Dispergieren
bringt und zu einer Veränderung zu einer diskontinuierlichen
Schicht.
Infolge der niedrigen Schmelzpunkte tritt dies bei einer
geringen Stärke der angelegten Energie ein und man erhält
daher einen hoch empfindlichen Film.
Durch Verwendung einer Mehrzahl von separaten Schichten
von unterschiedlichen und im wesentlichen wechselweise unlöslichen
Komponenten, wie Wismut und Zinn, die relativ
niedrig schmelzende Eutektika und relativ niedrig schmelzende
Grenzschichten oder Zwischenschichten haben, lassen sich
zahlreiche Verbesserungen und Vorteile erzielen. U. a. ist
es nicht erforderlich, eine im wesentlichen homogene oder
gleichmäßige Schicht einer niedergeschlagenen Legierung
vorzusehen, die damit verbundenen Schwierigkeiten werden
vermieden. Ferner werden die Schwierigkeiten beim Steuern
der relativen Anteile der Komponenten vermieden, die beim
Aufbringen oder Niederschlagen einer solchen Legierungsschicht
auftreten.
Geeignete Komponenten für die entsprechenden Schichten
können ausgewählt und einfach und leicht auf dem Substrat
in den gewünschten Mengen und in der gewünschten Reihenfolge
niedergeschlagen werden, um die Schicht aus dem Dispersionsmaterial
mit den gewünschten Eigenschaften
zu bilden, z. B. den Schmelzpunkt der niedrig schmelzenden
Grenzschichten zwischen den Schichten, der Stärke der
absorbierten Wärmeenergie, um die kontinuierliche Schicht
zu dispergieren und in eine diskontinuierliche Schicht
umzuwandeln.
Die Gamma-Funktionen dieser Filme sind eine Funktion mehrerer
Parameter, die gesteuert werden können.
Zu diesen Parametern gehören die relative Dicke jeder
Komponent-Schicht der Abbildungsschicht 11,
die Dichte der Kernbildungspunkte sowie die Behinderungen
gegen die Kernbildung wie die kumulative Kristall-Struktur,
Feststoffe und Verunreinigungen in den Komponent-Schichten,
die thermischen Eigenschaften der Komponent-Schichten, des
Substrates 10, der Schutzschich 12 und der anderen Schichten,
sowie der Kristallkorngröße und die Orientierung der Komponent-Schichten.
Bei Filmen mit kontinuierlicher Tönung, die einen niedrigen
Gamma-Wert haben, können die Parameter so gewählt werden, daß
sie die Dispersion der Abbildungsschicht 11 und ihre Umformung
zu einer diskontinuierlichen Schicht, die durch die Oberflächenspannung
veranlaßt wird, verzögern, ferner kann die
Stärke der Dispersion und diese Umformung entsprechend der
Stärke der angelegten Energie über diesen kritischen Wert
gesteuert werden, um die Stärke der Umformung und den Bereich
der Öffnungen in der Abbildungsschicht 11
zu vergrößern und den Bereich des verformten Materials in
der Schicht zu verringern und damit die optische Dichte der
Schicht entsprechend der Intensität der angelegten Energie
über diesem kritischen Wert zu verringern, um auf dem trockenverarbeitbaren
Film eine Abbildung mit kontinuierlicher Tönung
oder Grauabstufung zu erhalten. Die Mittel zum Verzögern und
Steuern der Dispersion des Dispersionsmaterials verzögern die
Rückrollbewegung des verformten Materials von den anfänglichen
Öffnungen in der Schicht und sie steuern die Stärke dieser Rück-Rollbewegung
des verformten Materials entsprechend der Stärke
der angelegten Energie über diesem bestimmten kritischen Wert.
Die verschiedenen Schichten der Abbildungsschicht 11 des Dispersionsmaterials
nach Fig. 7 und ebenso die Passivierungsschichten
können auf dem Substrat 10 in verschiedener Weise aufgebracht
werden, beispielsweise u. a. durch Vakuumniederschlag, einschließlich
Widerstandsbeheizung oder Elektronenstrahlniederschlag.
Im Falle eines Niederschlags im
Vakuum mit Widerstandsheizung kann eine Vakuumkammer benützt
werden mit einer Halterung aus Kupfer zum Halten des Substrates
des Filmes. Unterhalb des Substrats 10 und gehalten von der
Kupfer-Halterung ist eine Mehrzahl von widerstandsbeheizten
Behältern aus Wolfram, Molybdän, Tantal oder dergleichen angeordnet,
abhängig von den zu verdampfenden Materialien.
Diese Behälter sind eng nebeneinander und 15 bis 23 cm
unter dem Substrat angeordnet. Ein Glaszylinder ist zweckmäßigerweise
zwischen dem Substrat 10 und den Behältern in dem
Niederschlagssystem angeordnet, um eine Verschmutzung des
Restes des Systemes durch die aus den Behältern zu verdampfenden
Materialien zu verhindern. Die Kupfer-Halterung
wird vorzugsweise auf etwa Raumtemperatur gehalten. Die zu
verdampfenden Materialien werden separat in den verschiedenen
Behältern angeordnet, beispielsweise Wismut und Zinn
und ebenso die Materialien für die Passivierungsschichten,
wenn solche vorgesehen sind.
Das Vakuum in der Kammer wird auf 1 bis 5 × 10-6 Torr
gebracht, wodurch zuerst das Polyester-Substrat entgast wird,
das von der Kupfer-Halterung gehalten wird. Die Schichten der
einzelnen Komponenten, die die Dispersionsschicht und die
Passivierungsschichten bilden, werden sukzessive auf dem
Substrat in der gewünschten Dicke aus den verschiedenen Behältern
niedergeschlagen indem sukzessive diese auf Verdampfungstemperaturen
erwärmt werden.
Das Niederschlagen der verschiedenen Schichten erfolgt
ohne Unterbrechung des Vakuums. Die fertige Schichtenkombination 9
aus der Vakuumkammer entnommen und unmittelbar mit dem Polymer-Überzug
beschichtet, z. B. durch Aufsprühen oder Aufwalzen.
Das Niederschlagen der einzelnen Schichten
wird überwacht bzw. gesteuert, um die gewünschten Dicken
zu erhalten. Wenn eine Schichtenkombination 9 mit hohem Kontrast hergestellt
wird, wird kein Sauerstoff in die Vakuumkammer während des
Niederschlags eingeführt, so daß praktisch keine Oxyde in die
Schichten eingeführt werden. Wenn eine Schichtenkombination 9 mit kontinuierlicher
Tönung erwünscht ist, wird Sauerstoff in die Kammer eingeleitet.
Der Niederschlag der Schicht mit Hilfe eines Elektronenstrahles
kann in einem kontinuierlichen Band-Verfahren vorgenommen
werden. Hier wird eine Vakuumkammer verwendet mit
einer Abgaberolle, einer wassergekühlten Trommel und einer
Aufnahmerolle, über welche das Polyester-Substrat 10 läuft.
Zwischen der wassergekühlten Trommel und der Aufnahmerolle
kann zweckmäßigerweise eine Rolle zur Positionierung der
durchlaufenden Bahn angeordnet werden. Die Anlage umfaßt
ferner einen Drehkopf mit einer Mehrzahl von Behältern sowie
einer Elektronenstrahl-Kanone, wobei die Behälter die verschiedenen
Materialien enthalten, die durch den Elektronenstrahl
verdampft werden sollen. Die schwenkbare Elektronenstrahl-Kanone
ist unterhalb der wassergekühlten Trommel in
einem Abstand von etwa 25 cm angeordnet. Die verschiedenen
Behälter in dem Drehkopf werden selektiv bezüglich der
Elektronenstrahl-Kanone bewegt, so daß die Materialien in
den Behältern selektiv durch den Elektronenstrahl verdampfen
und auf dem Substrat 10 niedergeschlagen werden, wenn
dieses über die wassergekühlte Trommel läuft.
Die Anlage umfaßt außerdem eine Steuereinrichtung, die
elektronisch die Energie bzw. die Leistung der Elektronenstrahl-Kanone
steuert. Schließlich kann ein optischer Monitor
vorgesehen werden, um die Ablagerungen der entsprechenden
Materialien auf dem Substrat 10 hinsichtlich ihrer optischen
Dichte zu überwachen.
Die verschiedenen Wismut- und Zinnschichten 11 a, 11 b, 11 c
(Fig. 7) können nacheinander während eines einzigen Durchlaufes
der Bahn niedergeschlagen werden. Die Vorrichtung
kann mit den selben Einrichtungen versehen sein, wie oben
beschrieben. Es kann auch ein widerstandsbeheizter Behälter
vorgesehen sein, der seitlich und oberhalb von den Behältern
der Elektronenstrahl-Anlage in Richtung auf die Seite der
Abgaberolle angeordnet ist. Dieser widerstandsbeheizte Behälter
ist etwa 15 cm unterhalb der wassergekühlten Trommel
angeordnet und ein Leitblech verläuft unterhalb und nach
oben längs der Seite dieses Behälters, um die Ströme mit den
abzulagernden Materialien von dem widerstandsbeheizten Behälter
und von der Elektronenstrahl-Anlage auf das über die
wassergekühlte Trommel laufende Band zu führen. In diesem
Fall wird z. B. das Material aus dem widerstandsbeheizten Behälter,
beispielsweise Wismut, zuerst auf dem Band niedergeschlagen,
um die Schicht 11 a zu bilden, worauf Material aus
der Elektronenstrahl-Anlage niedergeschlagen wird, beispielsweise
Zinn, mit teilweiser Überlappung der Niederschlagsströme,
abhängig von der Führungswirkung des Leitbleches,
um die Zwischenschicht 11 b zu bilden, während die Schicht
11 c durch den nicht überlappten Anteil des Zinn-Stromes
gebildet wird. Durch Anheben des Leitbleches wird die Vermischung
oder Überlappung verringert und durch Absenken die
Vermischung oder Überlappung verstärkt, d. h. die Struktur
der Grenzschicht zwischen den Schichten kann hinsichtlich
der Stärke oder des Umfanges des eutektischen Gemisches
und der Abstufung gesteuert werden. Nach einem spezifischen
Beispiel dieses letztgenannten Verfahrens, das verwendet
wird, um einen Film mit kontinuierlicher Tönung zu erzeugen,
wird die Vakuumkammer auf weniger als 5 × 10-5 Torr evakuiert,
das Substrat 10 von einer Rolle abgezogen und über die
wassergekühlte Trommel und die Aufnahmerolle geführt, worauf
das Substrat 10 zurück zur Abwickelrolle mit einer Geschwindigkeit
von etwa 0,9 m/Min. geführt wird, um das
Substrat zu entgasen. Das Substrat 10 wird dann wieder von der
Abwickelrolle abgezogen und es wird auf ihm eine erste
Passivierungsschicht aus GeO₂ mit einer Dicke von etwa 15 nm
aus einem der Behälter der Elektronenstrahl-Anlage
niedergeschlagen mit einer Rate von etwa 2 nm/sec und einer
Bandgeschwindigkeit von etwa 0,9 m/Min. Die Niederschlagsrate
wird durch die Steuereinrichtung gesteuert, die elektronisch
die Niederschlagsleistung der Elektronenstrahl-Kanone steuert.
Das beschichtete Substrat wird dann zur Abgaberolle für die
nächste Niederschlagsstufe zurückgeführt. Ferner wird Sauerstoff
durch ein Nadelventil in die Vakuumkammer eingeführt,
wobei das Vakuum so gepumpt wird, daß ein stationärer Sauerstoffdruck
in dem System aufrechterhalten wird. Ein Sauerstoffdruck
von 1 bis 2 × 10-4 Torr wird hergestellt und
das überzogene Substrat 10 wird von der Abgabespule mit einer
Geschwindigkeit von 0,3 bis 0,9 m/Min. abgezogen.
Der widerstandsbeheizte Behälter wird erhitzt, um Wismut
auf dem beschichteten Substrat 10 bis zu einer optischen Dichte
von etwa 0,7 niederzuschlagen, während das beschichtete
Substrat mit der zuvor genannten Geschwindigkeit transportiert
wird. Die Niederschlagung von Zinn aus einem anderen Behälter
der Elektronenstrahl-Anlage erfolgt mit einer solchen
Rate, daß der Film eine gesamte optische Dichte von etwa
1,4 erhält.
Wismut wird somit zuerst auf dem beschichteten Substrat 10
niedergeschlagen, gefolgt vom Niederschlagen von
Zinn, um Schichten von Wismut und Zinn mit einem Gemisch
zwischen beiden zu bilden mit einer Gesamtdicke von etwa 25 nm
und einer optischen Gesamtdichte von etwa 1,4. Die
Rate für den Niederschlag von Zinn liegt bei
4-6 nm/s.
Nach diesem Aufbringen von Wismut und Zinn wird das beschichtete
Substrat 10 von der Aufnahmespule auf die Abgabe
zurückgewickelt. Der Fluß von Sauerstoff in die Vakuumkammer
wird gesperrt und der restliche Sauerstoff evakuiert. Danach
wird der Film wieder von der Abgabespule zur Aufnahmespule
geführt und es wird eine Passivierungsschicht aus GeO₂ aus
dem ersten Behälter des Drehkopfes aufgebracht mit einer
Dicke von etwa 15 nm.
Das Band wird dann aus der Vakuumkammer herausgenommen und
mit einem Polymer-Überzug mit einer Dicke von etwa 0,6 µm
beschichtet, z. B. durch Aufwalzen. Während des Aufdampfens
der Schichten und des Anbringens des Polymer-Überzuges ist
Vorsorge zu treffen, insbesondere bei der Aufnahme- und Abgabespule,
daß das Band nicht zerkratzt wird, daß es unter
Spannung bleibt und sich nicht übereinanderschiebt usw.
Die Einfuhr von Sauerstoff in die Vakuumkammer während des
Niederschlages von Wismut und Zinn erzeugte Oxyde, wodurch
ein Film mit kontinuierlicher Tönung und mit relativ niedrigem
Gamma-Wert entsteht entsprechend der Kurve 42 in Fig. 8.
Durch Steuerung der in die Vakuumkammer während der Niederschlagung
von Wismut und Zinn zugeführten Menge an Sauerstoff
kann der Gamma-Wert des Abbildungsfilmes eingestellt werden,
wobei je mehr Sauerstoff in die Vakuumkammer eingeleitet wird,
um so zahlreicher sind die in den Film eingebauten Oxyde
und um so niedriger ist der Gamma-Wert des Filmes.
Fig. 9 und 10 zeigen eine Vorrichtung zum Aufzeichnen
bzw. Abbilden und Darstellen der Oberflächen-Topologie von
Haut und anderem Gewebe. Durch eine Öffnung 25 a in einem
Gehäuse 25 der Vorrichtung ragt nach oben eine Probenaufnahmestation
26, die eine transparente erhöhte Plattform 30 aus
Glas oder einem synthetischen Kunststoff aufweist, die an einem
lichtstreuenden Quarzblock 32 befestigt ist, der durch Federn
36 nach oben in eine höchste Position gedrückt wird. Der Film 9
ist in Form eines langgestreckten Filmstreifens dargestellt,
der aus dem Gehäuse 25 durch die Öffnung 25 a austritt und
über die obere Fläche der Plattform 30 verläuft. Xenon-Blitzlampen
34 sind unmittelbar unterhalb dem Quarzblock 32 montiert,
so daß, wenn die Lampen 34 eingeschaltet werden, ihr
Licht durch den Quarzblock 32 gleichmäßiger über die Plattform
30 verteilt wird um den Teil des Filmes auf der Plattform 30
gleichmäßig zu belichten.
Betätigungsarme 37 erstrecken sich vom Quarzblock 32 herab
in einen auf Druck ansprechenden Schalter 38, durch den,
wenn ein gegebener Druck oder eine gegebene Kraft auf die
Plattform 30 ausgeübt wird, durch welche diese gegen die
Kraft der Federn 36 um ein gegebenes Maß heruntergedrückt
wird, die Xenon-Blitzlampen 34 momentan erregt werden. Durch
Einstellen der Größe der Kraft oder des Druckes, der den
Schalter 38 schließt, auf einen solchen Wert, der ein Optimum
für das gerade zu untersuchende Gewebe darstellt, liefert die
Vorrichtung automatisch optimale Abbildungen bei Fingerabdrücken,
medizinischer Diagnose oder für Forschungszwecke.
Wie Fig. 9 zeigt, ist die Schichtenkombination 9 zunächst auf eine
Spule 40 gewickelt, und ein abgewickelter Teil des
Streifens verläuft entsprechend über und
unter leerlaufenden Rollen 32 und 44 über die Plattform
30 und unter einer leerlaufenden Rolle 46 hindurch. Die als
Film ausgebildete Schichtenkombination 9 verläuft dann weiter über eine federnd
abgestützte Führungsplatine 49, die sich von einem Quarzblock
47 aus erstreckt, der durch Feder 48 nach oben gedrückt
wird, danach zwischen einer transparenten Platte 80 und dem
Quarzblock 47 einer Beobachtungsstation 28 hindurch.
Unmittelbar unterhalb des Quarzblockes 47 ist eine Lichtquelle
52 angeordnet, so daß wenn diese erregt bzw. eingeschaltet
wird, Licht durch den Quarzblock hindurch tritt
und den Film von der Rückseite her gleichmäßig beleuchtet,
der zwischen dem Quarzblock 47 und der transparenten Platte
hindurchläuft. Durch die Federung 48 wird der Quarzblock 47
gegen den Film gedrückt, der seinerseits gegen die untere
Fläche der transparenten Platte 80 angedrückt wird.
Nachdem der Film die Beobachtungsstation verlassen hat,
läuft er über eine weitere Führungsplatine dann unter einer
leerlaufenden Rolle 57 hindurch und danach über eine leerlaufende
Rolle 57 weg, worauf der Film nach unten um eine
Aufwickelspule 59 läuft. Die Aufwickelspule 59 wird von
einem geeigneten Motor 61 angetrieben, dessen Tätigkeit
durch einen Steuerkreis 63 gesteuert wird, welcher auf den
Schalter 38 anspricht, wie da erläutert wird.
Die Vorrichtung 19 wird von einer geeigneten Wechselspannungsquelle
gespeist. Ein Leistungsschalter 65 steuert die Zufuhr
der Wechselspannung an die Vorrichtung.
Zu diesem Zweck verbindet eine Eingangsleitung den Schalter
65 mit dem Steuerkreis 63 sowie mit einer Gleichstromquelle 42 a,
die eine Gleichspannung aus der Eingangs-Wechselspannung
erzeugt, um den Steuerkreis 63 zu erregen. Wenn der Schalter
38 durch eine gegebene Stärke des auf die Plattform 30 ausgehenden
Druckes bzw. einer Kraft betätigt wird, wird der
Steuerkreis betätigt und koppelt augenblicklich die Wechselstromquelle
mit den Xenon-Blitzlampen 34. Nach einer momentanen
Erregung der Lampen 34 erregt der Steuerkreis 63 augenblicklich
den Motor 61 für eine ausreichende Zeitspanne, um
die Aufnahmequelle 59 soweit zu drehen, was den Abschnitt des
Filmes, der gerade belichtet worden ist, in bzw. unter die
Beobachtungsstation 28 bringt, wo die gerade gebildete Abbildung
betrachtet werden kann. Die Lampe 52 in der Beobachtungsstation
28 wird über die Wechselspannungsleitung 66
erregt (eine weitere nicht dargestellte Leitung ist vorgesehen
von der Wechselstromquelle zu den Lampen 52 und 34 sowie
zu der Energiequelle 42 a, um den Erregerkreis zu vervollständigen).
Zur Identifizierung der Person oder Probe, deren Oberflächen-Topologie
in jedem belichteten Feld des Filmes erscheint,
kann mit der Vorderseite nach unten zusammen mit der zu
untersuchenden Gewebeprobe ein Streifen auf die Plattform
30 gelegt werden, der zweckmäßigerweise mit erhabenen
oder vertieften Markierungen z. B. Buchstaben versehen ist,
die die betreffende Person oder Probe identifizieren. Der
Streifen kann so gestaltet sein, daß ein Bild seiner Markierungen
in der selben Weise hergestellt wird wie die Bilder
des Gewebes, d. h. durch einen unterschiedlichen Wärmeabsenkungs-Effekt.
Alternativ können identifizierte Markierungen direkt
auf den Film in der Aufnahmestation aufgebracht werden,
indem optisch ein Bild auf die Abbildungsschicht 11 von einer
der beiden Seiten der Plattform 30 aus projeziert wird,
durch welches Bild die Person oder die Probe identifiziert
werden kann, oder es kann ein Bild aus der Abbildungsschicht 11
des Filmes erzeugt werden.
Das Anbringen von Identifizierungsinformationen auf dem
Film kann auch an einer anderen Stelle als der Aufnahmestation
der Fig. 9 und 10 ausgeführt werden, da bei dem
Film nur die Teile beeinflußt werden, die der Energie ausgesetzt
werden und es können somit Bereiche des Filmes,
die Identifizierungsinformationen aufnehmen sollen, durch
Masken gegen die Abbildungsenergie abgedeckt werden, die
in der Aufnahmestation zur Abbildung der betreffenden Oberfläche
zugeführt wird.
Claims (10)
1. Verwendung einer ein transparentes Substrat und eine Abbildungsschicht
aufweisenden Schichtenkombination, von der
die Abbildungsschicht ein bei ausreichender Energiebeaufschlagung
dispergierbares und bei darauffolgendem Abkühlen
im dispergierten Zustand verbleibendes Dispersionsmaterial
aufweist, das im nicht dispergierten, zusammenhängenden
Zustand eine hohe optische Dichte besitzt, zum Abbilden einer
Oberflächenstruktur, wie Gewebeoberflächen, Oberflächentopologien
von Metallen, mit der Maßgabe, daß die Oberflächenstruktur
(14) an der dem Substrat (10) abgewandten Seite
in mindestens teilweisen Kontakt mit der Schichtenkombination
gebracht wird, während gleichzeitig die Abbildungsschicht
(11) durch das Substrat (10) hindurch mit Energie solcher
Stärke und Dauer beaufschlagt wird, daß die Abbildungsschicht
(11) in den von der Oberflächenstruktur (14) nicht kontaktierten
Bereichen der Schichtenkombination unter Bildung
von lichtdurchlässigen Bereichen dispergiert, in den anderen,
von der Oberflächenstruktur (14) dagegen kontaktierten Bereichen
dagegen undispergiert bleibt.
2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen der
Seite der Schichtenkombination, auf der die abzubildende
Oberflächenstruktur (14) aufliegt, und der Abbildungsschicht
(11) nicht größer als 10 µm gewählt ist.
3. Verwendung nach Anspruch 2, wobei der Abstand nicht größer
als 1 µm gewählt ist.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Abbildungsschicht
(11) eine Dicke von weniger als 1 µm aufweist.
5. Verwendung nach Anspruch 4, wobei die Abbildungsschicht
(11) eine Dicke von nicht mehr als etwa 0,1 µm aufweist.
6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Abbildungsschicht (11) mit einer dünnen Schutzschicht
(12) überzogen ist.
7. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Abbildungsschicht (11) gegen die Umgebung durch eine
Passivierungsschicht (16, 18) isoliert ist, die nicht dünner
als 0,006 µm und nicht dicker als 0,05 µm ist.
8. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
als Energie (16 a) elektromagnetische über eine Zeitspanne
von nicht mehr als 1 ms an die Schichtenkombination angelegt
wird.
9. Verwendung nach Anspruch 8, wobei die elektromagnetische
Energie (16 a) über eine Zeitspanne von nicht mehr als 0,1 ms
angelegt wird.
10. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
ein auf Druck ansprechender Schalter (38) verwendet wird,
der bei einem bestimmten auf die Unterlage (30) für die
Schichtenkombination ausgeübten Druck eine Energiequelle
(34) für die elektromagnetische Energie (16 a) einschaltet.
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