DE3050326C2 - Verfahren zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten mittels eines höchststrahlenden Lasermediums - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten mittels eines höchststrahlenden Lasermediums, wonach ein aus dem höchststrahlenden Lasermedium austretendes Lichtbündel über ein optisches Fokussierungssystem auf ein Objekt gerichtet wird, und das vom Objekt zurückgestrahlte und gestreute Licht über das optische Fokussierungssystem zurück zum höchststrahlenden Lasermedium geführt wird und ein Bild des Objektes in einem Registrierungsmittel unter Verwendung eines Strahlenteilers erzeugt wird.

Aus der US-PS 37 86 366 ist bereits ein derartiges Verfahren zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten mittels eines Lasermediums bekannt, bei dem ein Lichtbündel, das aus dem Lasermedium austritt, in zwei Teile aufgespalten wird und von dem eines wieder durch das Lasermedium zurückgeführt wird.

Um einen verbesserten Bildverstärker unter Verwendung eines Lasermediums mit hohem Verstärkungsgrad zu realisieren und um andererseits ein Gerät zu schaffen, welches ein relativ hohes Auflösungsvermögen bei einem relativ großen Sichtfeld bietet, ist gemäß einer Ausführungsform zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens auf der einen Seite eines Lasermediums ein optisches Fokussierungssystem angeordnet, um das aus dei.i Lasermedium austretende Laserlicht auf einen Block zu fokussieren, der geätzt werden soll. Am anderen Ende des Lasermediums ist ein ebener Spiegel angeordnet, vor dem ein Gegenstand in Lage gebracht wird, so daß also die Kombination aus dem Spiegel und dem

Gegenstand das Objekt an sich darstellen, welches auf der Fläche des genannten Blockes abgebildet werden soll. Der Spiegel dient hier dazu, bei der Herstellung von Mikroschaltkreisen genau reflektierende und nichtreflektierende Flächenbereiche zu erzeugen, um dadurch ein genau definiertes Muster auf der Fläche des Blockes einätzen zu können.

Bei einer weiteren Ausführungsform zur Durchführung des genannten Verfahrens handelt es sich um ein holographisches Mikroskop unter Verwendung einer Laserlichtquelle und unter Verwendung eines optischen Fokussierungssystems, mit dessen Hilfe ein Gegenstand mit dem Lichtbündel der Laserlichtquelle bestrahlt wird. Diese Anordnung enthält zwar einen Strahlteiler, jedoch dient dieser nicht dazu, einen Teil des die Laserlichtquelle verlassenden Lichtbündels zu einem reflektierenden Element zu leiten. Bei einer noch weiteren Anordnung zur Durchführung des genannten Verfahrens handelt es sich um ein Interferenzmikroskop unter Verwendung einer Laserlichtquelle und eines Bildverstärkers. Die Anordnung umfaßt ein optisches Fokussierungssystem, ein Objekt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß ein Bild des Objektes nahe dem einen Ende einer Verstärkerröhre erzeugt wird. Im Strahlengang zwischen dem Fokussierungssystem und einer Laserlichtquelle ist ein Strahlleiter angeordnet, der einen Teil des Lichtes über ein weiteres Fokussierungssystem auf einen Spiegel lenkt, wobei diese Anordnung dazu dient, ein Bild nahe dem Ende der genannten Verstärkerröhre zu erzeugen.

Eine weitere Besonderheit des genannten bekannten Verfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht darin, daß die für die vorgegebene Art der Behandlung notwendige Leuchtdichte eines Bildes am Registrierungsmittel lediglich durch die Erhöhung der Leistung, die vom Lasermedium bei einem Durchgang ausgestrahlt wird, erreicht werden kann, d. h. letzten Endes durch einen zusätzlichen Aufwand an Energie.

Gegenwärtig werden weitere verschiedene Verfahren zur Behandlung und Beobachtung von Objekten sowie Vorrichtungen für dessen Durchführung angewendet

Bekannte Verfahren zur Behandlung von Objekten unter Anwendung eines Lasermediums und Vorrichtungen für dessen Durchführung sehen den Einsatz einer zusätzlichen Lichtquelle für die Ausführung der Beobachtung eines Objektes während seiner Behandlung vor, was zur Notwendigkeit führt, den Energieverbrauch zu vergrößern und die Konstruktion der jeweiligen Vorrichtung zu komplizieren und zu verteuern.

Andererseits sichern die bekannten Verfahren zur Beobachtung von Objekten unter Einsatz eines Lasermediums und einer Vorrichtung für ihre Realisierung keine Möglichkeit für ihre Behandlung mit der Strahlung desselben Lasers während der Beobachtung, d. h. daß es für die Durchführung der Behandlung des zu beobachtenden Objektes notwendig ist, noch einen Laser einzusetzen, was ebenfalls die Konstruktion kompliziert und verteuert sowie einen zusätzlichen Energie- ω aufwand verursacht Bekannt ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Beobachtung von Objekten (US-PS 32 93 565), die ein Lasermedium, einen Resonator aus zwei gut reflektierenden Spiegeln und ein optisches Fokussierungssystem aufweist, das zwischen dem Lasermedium und einem der Spiegel des Resonators angeordnet wird.

Die Vorrichtung gewährleistet eine Möglichkeit für die Beobachtung von Bildern verschiedener Masken und Objekte bei deren Anordnung innerhalb des Resonators.

Bekannt ist auch eine Konstruktion eines höchststrahlenden Lasermediums (US-PS 35 76 500), die einen vakuumdichten Kanal darstellt, der innerhalb einer vakuumdichten Umhüllung eingebaut wird. Die Besonderheit einer solchen Konstruktion eines höchststrahlenden Lasermediums besteht in der Notwendigkeit, vakuumdichte Verbindungen verschiedenartiger Werkstoffe herzustellen, die einer großen Temperaturdifferenz standhalten können, was die Kosten der Vorrichtung erhöht.

Eine mögliche Lösung dieses Problems ist die Verwendung eines und desselben höchststrahlenden Lasermediums gleichzeitig für die Behandlung und für die Beobachtung von Objekten, dabei entsteht aber ein zusätzliches Problem, bei einer geringen Beleuchtungsstärke des größten Teils des Sichtfeldes am jeweiligen Objekt lokalisierte Behandlungsflecke mit erhöhter Beleuchtungsstärke ohne zusätzlichen Energieaufwand herzustellen, sowie ein weiteres Problem der Gewährleistung einer hohen Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Konstruktion des Lasermediums bei geringen Kosten.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten mit Hilfe eines höchststrahlenden Lasermediums und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, mit dessen Hilfe gleichzeitig die Behandlung als auch die Beobachtung von Objekten bei vollständiger Ausnutzung der Besetzungsinversion im höchststrahlenden Lasermedium bei vergleichsweise geringem Energieaufwand ermöglicht wird.

Ausgehend von dem Verfahren der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das aus dem Lasermedium auf der Seite des Registriermittels austretende Lichtbündel mindestens in zwei Teile aufgespalten wird, von denen einer nach Reflexion an einem reflektierenden Element wieder durch das höchstrahlende Lasermedium zum Objekt bis zur Beendigung der Besetzungsiinversion im höchststrahlenden Lasermedium zurückgeführt wird.

Eine derartige Zurückführung des einen Teils des Lichtbündels durch das höchststrahlende Lasermedium ermöglicht es, gleichzeitig mit der Erzeugung eines vergrößerten und in seiner Helligkeit verstärkten Bildes des Objektes an einem Registrierungsmittel auch die Behandlung des Objektes (wärmephysikalische, chemische und andere Einwirkung auf das jeweilige Objekt vorzunehmen) infolge einer lokalisierten Erhöhung der Strahlungsintensität am Objekt durch zusätzliche Verstärkung eines Teils im höchststrahlenden Lasermedium durchzuführen.

Erfindungsgemäß kann die Aufspaltung des jeweiligen Lichtbündels des höchststrahlenden Lasermediums entweder nach der Strahlungsintensität oder nach Wellenlängen erfolgen, oder sowohl nach Wellenlängen als auch nach der Strahlungsintensität durchgeführt werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt mindestens einen Strahlenteiler zwischen dem höchststrahlenden Lasermedium und einem Registrierungsmittel, wobei der Strahlenteiler das aus dem höchststrahlenden Lasermedium austretende Lichtbünde! mindestens in zwei Teile aufspaltet, wobei in dem Weg eines dieser Teile ein reflektierendes Element an-

geordnet ist, welches mit dem Objekt als zweiter Reflektor einen optischen Resonator bildet.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 Blockschaltbild der Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten;

F i g. 2 Blockschaltbild der Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von schlecht reflektierenden Objekten:

F i g. 3 Blockschaltbild der Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten mit minimaler Anzahl von Elementen;

F i g. 4 Blockschaltbild einer modifizierten Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten;

F i g. 5 Blockschaltbild der Vorrichtung zur Behandlung im gesamten Gesichtsfeld;

F i g. 6 Blockschaltbild der Vorrichtung für die Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten, die die Durchführung präziser Messungen mit Hilfe eines Bezugspunktes gewährleistet;

F i g. 7 Blockschaltbild der Vorrichtung für die Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten, die die Durchführung präziser Messungen mit Hilfe einer Visiereinrichtung gewährleistet;

Fig.8 modifiziertes Blockschaltbild der Vorrichtung für die Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten, die gleichzeitig präzise Messungen des jeweiligen Objektes und die Zusatzbeleuchtung des gesamten Sichtfeldes gewährleistet;

F i g. 9 Konstruktionsschema des höchststrahlenden Lasermediums.

Beste Ausführungsbeispiele der Erfindung

Bei der Beschreibung der Erfindung werden seine folgenden Hauptaspekte berührt:

1. Verfahren für die gleichzeitige Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten mit Hilfe eines höchststrahlenden Lasermediums.

2. Vorrichtung zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten mit Hilfe eines höchststrahlenden leaser-mediums ohne zusätzlichen Energieaufwand.

3. Vorrichtung zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten, die eine lokalisierte und hochselektive Behandlung von Objekten gewährleistet

4. Vorrichtung zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten, die eine zusätzliche Erhöhung der Leuchtdichte gewährleistet

5. Vorrichtung zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten, die präzise Messungen des jeweiligen Objektes gewährleistet

6. Vorrichtung zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten, bei der die Konstruktion des höchststrahlenden Lasermediums eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer aufweist

Das Wesen des Verfahrens für die Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten mit Hilfe eines höchststrahlenden Lasermediums wird an Beispielen der Funktionsweise der Vorrichtungen eingehend betrachtet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten enthält ein höchststrahlendes Lasermedium 1 (Fig. 1), an dessen einer Seite ein optisches Fokussierungssystem 2 und ein Objekt 3 und an der anderen Seite vom höchststrah- !enden Lasermedium 1 ein Strahlenteiler 4 und ein reflektierendes Element 5 mit optischem Verschluß 6 aufgestellt sind. In einer Ebene Π\, die mit einer Ebene J7₂ optisch konjugiert ist, in der das Objekt 3 liegt, ist ein Registrierungsmittel 7, beispielsweise ein Leuchtschirm

!5 für visuelle Beobachtung, angebracht. Die Behandlung, Registrierung und Beobachtung des Objektes 3 erfolgt mit Hilfe eines höchststrahlenden Lasermediums 1 vorzugsweise mit gleichartigen optischen Eigenschaften und großer Apertur. Das höchststrahlende Lasermedium 1 kann beispielsweise ein Gasentladungsplasma in Kupfer-, Gold-, Barium-, Blei-, Stickstoffdämpfen und anderes mehr darstellen.

Betrachten wir die Funktionsweise der Vorrichtung.
Die Anregung des höchststrahlenden Lasermediums 1 erfolgt in einem üblichen Verfahren, vorzugsweise mit Hilfe eines Thyratrongenerators. Ein aus dem genannten höchststrahlenden Lasermedium 1 in Richtung des Objektes 3 austretendes Lichtbündel wird durch das optische Fokussierungssystem 2 auf das Objekt 3 gerichtet (es soll bemerkt werden, daß ein Lichtbündel auch in Richtung des Registrierungsmittels 7 austritt).

Das vom Objekt 3 reflektierte Lichtbündel wird mit Hilfe des optischen Fokussierungssystems 2 zum höchststrahlenden Lasermedium 1 zurückgeführt, worin es verstärkt wird und dann zum Strahlenteiler 4 gelangt, der es in zwei Teile aufspaltet, von denen einer auf das Registrierungsmittel 7, vorzugsweise zur Erzeugung eines in seiner Leuchtdichte verstärkten und vergrößerten Bildes des Objektes 3 gerichtet wird, und der andere Teil von ihm gelangt zum reflektierenden Element 5, das mindestens ein Teil des darauf einfallenden Lichtbündels zum höchststrahlenden Lasermedium 1 und weiter durch das optische Fokussierungssystem 2 zum Objekt 3 zurückführt.

Die in der gleichen optischen Achse des Objektes 3 liegenden Teile — das optische Fokussierungssystem 2, höchststrahlende Lasermedium 1, Strahlenteile 4 und Registrierungsmittel 7 — bilden einen Beobachtungskanal.

Die in der gleichen optischen Achse liegenden Teile — das Objekt 3. optische Fokussierungssystem 2, höchststrahlende Lasermedium 1, Strahlenteile 4 und reflektierende Element 5 mit einem optischen Verschluß 6 — bilden jeweils einen Behandlungskanal.

Wenn der Abstand zwischen dem reflektierenden Element 5 und dem Objekt 3 so ist daß ein zum Objekt 3 zurückzuführender Teil des Lichtbündels zum höchststrahlenden Lasermedium 1 zu dem Zeitpunkt gelangt, wenn darin noch eine Besetzungsinversion besteht so bekommt dieser Teil das Lichtbündels eine zusätzliche Verstärkung und die Strahlungsintensität am Objekt 3 wird wesentlich erhöht Dann gelangt das vom Objekt 3 reflektierte Lichtbündel wieder zum höchststrahlenden Lasermedium 1, wird in ihm verstärkt (falls die Besetzungsinversion noch existiert), wieder in zwei Teile aufgespaltet, von denen einer zum Registrierungsmittel 7 und der andere zum reflektierenden Element 5 gelangt, und so weiter, solange im höchststrahlenden Lasermedi-

ίο

um 1 die Besetzungsinversion existiert.

Im Verlaufe dieses Prozesses wird die Strahlungsintensität am Objekt 3 so hoch, daß dadurch seine Behandlung erfolgt. (Unter Behandlung soll eine hohe Klasse der Einwirkung auf das jeweilige Objekt verstanden werden: von der Belichtung eines lichtempfindlichen Fotomaterials bis zur Verdampfung von Metallfilmen und anderes mehr).

Hierdurch wird in der Vorrichtung gleichzeitig die Behandlung des Objekies 3 und seine Beobachtung auf dem Registrierungsmittel 7, beispielsweise an einem Lichtstreuungsschirm, der in Form einer Flüssigkristallzelle ausgeführt wird, unter Einsatz eines höchststrahlenden Lasermediums 1 durchgeführt. Dabei übersteigt die Gesamtleistung der Lichtstrahlung in beiden Kanälen bedeutend die Leistung, die vom höchststrahiendtn Lasermedium 1 unter den Bedingungen ausgestrahlt wird, wenn der Strahlenteiler 4 und das reflektierende Element 5 fehlen. Das heißt, daß neben den offensichtlichen Vorteilen, die mit der Möglichkeit der gleichzeitigen Behandlung und Beobachtung von Objekten mit Hilfe des höchststrahlenden Lasermediums 1 zusammenhängen, die vorliegende Erfindung eine rationellere Ausnutzung der Energie sichert, die für die Anregung des höchststrahlenden Lasermediums 1 verbraucht wird. Der optische Verschluß 6, der vor dem reflektierenden Element 5 aufgestellt werden kann, gibt die Möglichkeit, den Prozeß der Behandlung zum erforderlichen Zeitpunkt durchzuführen.

Daraus ist leicht ersichtlich, daß, wenn man im Rahmen der vorliegenden Variante der Vorrichtung zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten bleibt, die Behandlung und Beobachtung in verschiedenen Wellenlängen der Strahlung des höchsi strahlenden Lasermediums durchgeführt werden können. Hierfür ist ausreichend, de:i Strahlenteiler 4 (F i g. 2) so auszuführen, daß er die Strahlungen mit Wellenlängen A\ und λϊ trennt

Als Strahlenteiler 4 kann ein beliebiges System eingesetzt werden, das eine effektive Abtrennung der vorgegebenen Wellenlängen aus der Menge der vom jeweiligen höchststrahlenden Lasermedium 1 zu verstärkenden Wellenlängen sichert, beispielsweise Systeme mit Spektralprismen, Diffraktionsgittern, Interferenzfiltern und anderes mehr.

Ein Kennen der optischen Kenndaten des Objektes 3, der erforderlichen Genauigkeit der Behandlung beziehungsweise Wellenlänge für die Verwirklichung einer selektiven Einwirkung ermöglicht es, Strahlungsspektren in den Kanälen zur Behandlung und Beobachtung so auszubilden, daß ein maximal zu erreichender Nutzeüeki von uci Einwirkung der jeweiligen Strahlung auf das Objekt im ersten Kanal und ein Beobachtungskomfort im zweiten Kanal erzielt werden.

In der beschriebenen Vorrichtung (Fig. 1) wird der Behandlungskanal durch die Ausbildung eines optischen Resonators gebildet, bei dem einer der Reflektoren das zu behandelnde Objekt 3 und der andere das reflektierende Element 5 sind.

In dem Fall, wenn das Objekt 3 schlecht reflektierend ist, wird die Güte dieses Resonators schlechter und die Leistung im Behandlungskanal verringert sich, was dazu führen kann, daß die &c:handlung des Objektes ausbleibt

In diesem Zusammenhang wurde in die Vorrichtung (F i g. 2) ein zusätzliches reflektierendes Element 8 eingeführt, das zusammen mit dem reflektierenden Element 5 einen neuen Resonator mit der Ableitung der Strahlung in Richtung des Objektes 3 bildet. Das zusätzliche reflektierende Element 8 ist mit einer Einrichtung 9 für die Änderung der optischen Kenndaten des zusätzlichen reflektierenden Elementes 8 verbunden.

In diesem Fall wird die Behandlung des Objektes 3 durch den gemeinsamen Betrieb zweier optischer Resonatoren durchgeführt: Objekt 3 — reflektierend«;:, blement 5 und zusätzliches reflektierendes Element 8 — reflektierendes Element 5. Der Anteil der Resonatorer,

ίο am Prozeß der Behandlung hängt von den optischen Kenndaten des Objektes 3 und des zusätzlichen reflektierenden Elementes 8 ab, dessen Reflexionskoeffizient aus der Bedingung der erwünschten Gesamteinwirkung der beiden Resonatoren zSi aus Objekt 3 gewählt wird.

Ohne aus dem Rahmen der vorliegenden Ausführungsvariante dei Vorrichtung zu fallen, kann das zusätzliche reflektierende Element 8 mit vorgegebenem Durchlaßvermögen für die Strahlung mit einer Wellenlänge von λ\ und als transparent für die Strahlung mit einer Wellenlänge von λ-ι ausgeführt werden, wobei die Strahlung mit der Wellenlänge A₁ sich im Kanal der Behandlung und mit der Wellenlänge λ-ι im Kanal der Beobachtung ausbreitet Dabei wurde der Strahlenteiler 4 in Form eines Spiegels ausgeführt, der die Strahlung mit der Wellenlänge λ\ durchläßt und die Strahlung mit der Wellenlänge λ-ι reflektiert. Möglich sind auch and·.:-. Ausführungsvarianten des Strahlenteilers 4, ohne daß dabei das Wesen der sich vollziehenden Erscheinungen geändert wird.

Der Strahlenteiler 4 kann in Form einer halbdurchlässigen Planparallel- und Keilplatte, eines Strahlenteilungswürfels, Prismas, einer PDlarisationseinrichtung u. a. m. ausgeführt werden.
Die nächstfolgende Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung (F i g. 3) gehört zu dem Fall, wenn der Strahlenteiler 4 in der optischen Achse so aufgestellt ist daß das von ihm reflektierte Lichtbündel zum Objekt 3 gelangt das heißt daß der Strahlenteiler 4 auch die Funktion eines reflektierenden Elementes erfüllt und das durch dieses durchgegangene Lichtbündel zum Registrierungsmittel 7 geführt wird. In diesem Fall wird der optische Resonator, der die Behandlung des Objektes 3 gewährleistet durch das zu behandelnde Objekt 3 selbst und durch den Strahlenteiler 4 gebildet Im weiteren wird bei der Beschreibung der Varianten der Verwirklichung der Erfindung der Fall der Aufspaltung eines Lichtbündels nach Leuchtdichte betrachtet unter der Voraussetzung, daß sich alles Nachstehende im vollem Maße, beispielsweise auf die Aufspaltung nach Wellenlängen bezient

Eine der möglichen gegenseitigen Anordnungen des Objekies 3, des optischen Föküssierüngssystems 2, des höchststrahlenden Lasermediums 1 und des reflektierenden Elementes 5 im Rahmen der vorliegenden Variante der Vorrichtung besteht darin, daß das reflektierende Element 5 (F i g. 1) in der Ebene Π\ aufgestellt ist die mit der Ebene ZT₂ der Anordnung des Objektes 3 optisch konjugiert ist Da die Änderung der gegenseitigen Anordnung der genannten Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Wesen der physikalischen Prozesse nicht berührt so wird im weiteren zur Vereinfachung ein Fall betrachtet, wenn das reflektierende Element 5 in einer Ebene angebracht ist, die mit der Ebene der Anbringung des Objektes optisch verbunden ist obwohl offensichtlich ist daß sämtliche Ergebnisse auch auf andere Fälle der gegenseitigen Anordnung der genannten Elemente übertragen werden können.

It

Die Erhöhung der Genauigkeit und Güte der Behandlung und Erzeugung einer für das gegebene optische Fokussierungssystem minimalen Abmessung des Lichtfleckes der Behandlung werden in den früher beschriebenen Vorrichtungen erreicht, wenn das reflektierende Element 5 (zum 3eispiel Fig. 1) so ausgeführt ist, daß die Abmessungen seiner Reflexionsfläche die Abmessungen des Streufleckens des optischen Fokussierungssystems 2 in der Ebene nicht übersteigen, die optisch mit der Ebene der Anbringung des Objektes verbunden ist. Die Verringerung der Abmessungen des reflektierenden Elementes bis auf die obengenannten Abmessungen erlaubt im Prinzip, die Abmessungen des Behandlungsfleckes bis auf eine Diffraktionsgrenze für das gegebene optische Fokussierungssystem 2 zu bringen. So wurde

j;n Rahmen der vorliegenden Erfindung beim Einsatz lösen.

entfernt wird.

Der Prozeß der Wahl des Behandlungsablaufes kann automatisiert werden, wenn man in die beschriebene Vorrichtung ein Mittel 11 für die Ermittlung der Zerstörungsschwelle des Objektes 3 einführt und dieses Mittel durch ein Stellglied 12 mit der Einrichtung 10 zusammenkoppelt Das Mittel 11 für die Ermittlung der Zerstörungsschwelle des Objektes 3 stellt beispielsweise einen Fotoempfänger dar, der mit einem standardisierten Stellglied 12 verbunden wird, das die Einrichtung 10 in Übereinstimmung mit einem Signal des Fotoempfängers verstellt. Es können auch andere Mittel und Einrichtungen eingesetzt werden, die die Aufgabe der automatischen Regulierung der Strahlungsintensität des Lichtbündels im Rahmen der vorliegenden Erfindung

des höchststrahlenden Lasermediums 1 auf Kupferdämpfen, eines Mikroobjektivs mit einer Vergrößerung auf das 8fache mit einem Diffraktionsauflösevermögen von 1,3 μπι und der Spitze einer üblichen Nähnadel als reflektierendes Element 5 ein Behandlungsfleck mit 0 1,5 μΐη auf einem Aluminiumfilm als Objekt erzeugt.

Zur Absicherung der Möglichkeit, eine Reihe von ■cdinologischen Aufgaben ausführen zu können, die eine hohe Selektivität der Behandlung von Objekten beziehungsweise dessen Einzelteilen erfordern, wurde eine Variante der Vorrichtung realisiert, die dem Wesen nach eine Modifikation der Vorrichtung für die Behandlung von Objekten mit einem Fleck, der geringere Ausmaße aufweist, darstellt Ein Blockschaltbild einer solchen modifizierten Vorrichtung ist in F i g. 4 aufgeführt

Das höchststrahlende Lasermedium I₁ optische Fokussierungssystem 2, Objekt 3, Strahlenteiler 4 und reflektierende Element 5 mit dem optischen Verschluß sind den obenbeschriebenen Vorrichtungen ähnlich, die in F i g. 1,2 aufgeführt sind.

Es wird jedoch im Kanal der Behandlung zwischen dem Strahlenteiler 4 (F i g. 4) und dem optischen Verschluß 6 eine Einrichtung 10 für die stufenlose Regulierung der Strahlungsintensität des Lichtbündels eingebaut die beispielsweise einen beweglichen optischen Keil aus neutralgraucm Glas darstellt Die Vorrichtung mit einer solchen Einrichtung 10 realisiert das Venahren zur Behandlung einer in der modernen Mikroelektronik umfassend verbreiteten Kombination von Werkstoffen, die einen gut reflektierenden Film darstellt der auf eine Unterlage mit einem geringeren Reflexionskoeffizienten aufgetragen wird (Metall auf dem Glas, Quarz und Keramik; Metall auf SiO₂, Metall auf Si, Metall auf AI2O3 und anderes mehr). Bei der Behandlung solcher Filme ist erforderlich, eine minimale Einwirkung der Strahlung auf die Unterlage abzusichern.

In der vorliegenden Erfindung wird die Lösung solcher Aufgabe durch die Einstellung mit Hufe der Einrichtung für die stufenlose Regulierang der Strahlungsintensität des jeweiligen Lichtbündels eines solchen Niveaus der Strahlungsintensität erreicht das unter dem Niveau liegt, das für die Behandlung der Unterlage notwendig ist Dann wird mittels Verschiebung des Objektes 3 in Bezug auf das optische Fokussierungssystem 2 der zu bearbeitende gut reflektierende Film unter den Behandlungsfleck eingeschoben. Die Strahlungsintensität des Lichtbündels steigt automatisch infolge der Erhöhung der Güte des Resonators bis auf eine Größe, die für die Behandlung dieses Filmes ausreichend ist und verringert sich automatisch bis auf die frühere für die Behandlung der Unterlage unzureichende Größe, sobald der gut reflektierende Film durch die Strahlung Im Rahmen der vorliegenden Variante der Ausführung der Vorrichtung wurde ein reflektierendes Element 5 vorgeschlagen das einen Satz von einzelnen reflektierenden Zellen darstellt, die im Bereich des Sichtfeldes des optischen Fokussierungssystems 2 an den Stellen angebracht werden, die optisch mit den entsprechenden Abschnitten des Objektes 3 verbunden sind. In diesem Fall wird nicht nur die Erhöhung der Geschwindigkeit der Behandlung infolge der Verwendung eines Satzes von Behandlungsflecken, sondern auch die Möglichkeit erreicht, die Abschnitte des Objektes 3 in verschiedenen Ebenen zu behandeln, das heißt räumliche Objekte. Die besten in Qualität und Genauigkeit der Behandlung Ergebnisse wurden, genauso wie in den früher erörterten Varianten, in dem Fall erzielt, wenn die maximalen Querabmessungen jeder Zelle die Abmessungen des Streufleckes des gegebenen optischen Fokussierungssystems in den Ebenen nicht übersteigen, die mit den entsprechenden Ebenen der Objektabschnitte gekoppelt sind.

In allen früher beschriebenen und in F i g. 1,2,4 abgebildeten Varianten der Vorrichtung kann das reflektierende Element 5 mit der Einrichtung für seine Verstellung in Richtung mindestens einer der drei Koordinatenachsen gekoppelt werden. Das Vorhandensein einer solchen Einrichtung 13 erlaubt es, das Verfahren zur Behandlung eines in Bezug auf das optisch Fokussierungssystem 2 unbeweglichen Objektes 3 im Bereich des Sichtfeldes des genannten optischen Fokussierungssystems 2 mit Hilfe eines in seiner Abmessungen begrenzten Fleckes der Lichtstrahlung zu verwirklichen.

Dabei wird eine sehr hohe Genauigkeit der Behandlung im Zusammenhang damit erreicht daß der Maßstab der Verstellung des reflektierenden Elementes 5 proportional der Vergrößerung des optische:; Fokussierungssystems 2 ist

Außerdem können vor dem reflektierenden Element 5 zusätzliche optische Elemente 14 aufgestellt werden.

In einem Fall bilden die zusätzlichen optischen Elemente 14 ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite, was es gestattet, die Abmessungen des Behandlungsfleckes stufenlos zu regulieren. In dem anderen Fall stellten die zusätzlichen optischen Elemente 14 Lichtfilter dar. Das Vorhandensein solcher Lichtfilter ermöglicht es, zusätzliche Regulierung der Strahlungsintensität am Objekt 3 durchzuführen.

Eine weitere Variante der Verwirklichung des Verfahrens zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten, gemäß der vorliegenden Erfindung, bezieht sich auf den Fall, wenn eine entsprechende Wahl der Form und der Ar.bringungsstelle des reflektierenden Elementes erlaubt, die Behandlung beziehungswei-

se die Zusatzbeleuchtung des gesamten Sichtfeldes durchzuführen.

Die Vorrichtung zur behandlung. Registrierung und Beobachtung von Objekten weist, erfindungsgemäB, wie auch in den vorhergehenden Varianten, ein höchststrahlendes Lasermedium 1 (Fig.5), ein optisches Fokussierungssystem 2, ein Objekt 3, einen Strahlenteiler 4 und ein reflektierendes Element 5 mit einem optischen Verschluß 6 auf. Das reflektierende Element 5, das in der mit dem Objekt gekoppelten Ebene angebracht wird, stellt einen spärischen Spiegel 5' mit einem Krümmungsmittelpunkt im Zentrum der Austrittspupille des optischen Fokussierungssystems 2 dar. Wie auch in den früher erörterten Varianten der Ausführung der Vorrichtung wird das aus dem genannten höchststrahlenden Lasermedium 1 in Richtung des Objektes 3 austretende Lichtbündel mit Hilfe des optischen Fokussierungssystems 2 auf das Objekt 3 gerichtet. Das vom Objekt 3 reflektierte und gestreute Lichtbündel wird mit Hilfe des optischen Fokussierungssystems 2 in das gleiche höchststrahlende Lasermedium 1 geleitet, worin es verstärkt wird und dann zum Strahlenteiler 4 gelangt, der es in zwei Teile aufspaltet, von denen einer zum Registrierungsmittel 7 gelangt und der andere Teil in das höchststrahlende Lasermedium 1 zurückgeführt und nach Verstärkung in diesem durch das optische Fokussierungssystem 2 auf das Objekt fokussiert wird.

Im Rahmen der vorliegenden Variante der Vorrichtung liegend, kann das reflektierende Element 5 (F i g. 5) mit einer Einrichtung 15 zur Begrenzung der Abmessungen seiner reflektierenden Oberfläche beispielsweise mit einer Blende in Form einer öffnung beziehungsweise eines Spaltes versehen werden.

Das gibt eine Möglichkeit, die Strahlungsintensität in beliebigem Bereich des Sichtfeldes mit Hilfe des optischen Fokussierungssystems 2 lokalisiert zu erhöhen, weil bei der Begrenzung der Abmessungen der reflektierenden Oberfläche des reflektierenden Elementes 5 in der Ebene seiner Aufstellung auch die Fläche des Behandlungsfleckes in der mit ihr gekoppelten Ebene des OHjrktes 3 sich verringert, und das Volumen des höchststrahlenden Lasermediums 1, das an der Verstärkung teilnimmt, in einem wesentlich geringerem Maße im Vergleich zur Verringerung der Behandlungsfläche sich verringert, und dadurch entspricht jeder Einheit der Behandlungsfläche ein größeres Volumen des höchststrahlenden Lasermediums 1 als vor der Begrenzung der Abmessungen der reflektierenden Oberfläche des reflektierenden Elementes 5.

Außerdem wird in der Vorrichtung in F i g. 5 die Einrichtung 15 für die Begrenzung der Abmessungen des reflektierenden Elementes als Abtasteinrichtung in der Ebene seiner Aufstellung ausgeführt und sie weist mindestens eine öffnung auf; die Einrichtung 15 gewährleistet die Veränderung der Fläche und der Form der öffnung und ist mit einem Geber i6 der Strahlungsintensität und einem mit diesem beispielsweise elektrisch verbundenen Mechanismus 17 für die Veränderung der Öffnungsgröße versehen. Der Geber 16 der Strahlungsintensität kann einen Fotoempfänger darstellen und der Mechanismus 17 weist zwei gegenseitig senkrechte Spalte auf, die von einem Signal des Fotoempfängers geregelt werden.

Das optische Fokussierungssystem 2 erzeugt ein Bild der Blende an der Oberfläche des Objektes 3, deshalb kann man die erforderliche Form des Behandlungsflekkes durch die Vorgabe der Form der Oberfläche der Blende erhalten. Bei der Notwendigkeit der Behandlung des Objektes 3 im gesamten Gesichtsfeld mit einem Lichtfleck erhöhter Intensität wird die Blende in der Ebene ihrer Aufstellung verschoben. Dabei ist es zweckmäßig, dem Behandlungsfleck (das heißt, der öffnung der Blende) die Form eines Rechteckes, vorzugsweise eines schmalen Rechteckes, vom Typ eines Streifens zu verleihen. Die Verwendung des Streifens ermöglicht es, die Behandlung des Objektes 3 im Bereich eines wesentlichen Teils des Sichtfeldes bei der einmaligen Verschiebung der Blende in der zur langen Seite des Rechteckes senkrechten Richtung durchzuführen.

Die Blende kann nicht nur eine, sondern mehrere öffnungen aufweisen, dabei hängt die Strahlungsintensität von ihrer Gesamtfläche ab.

Das Vorhandensein des Gebers 16 der Strahlungsintensität am Objekt 3 und des Mechanismus 17 für die Veränderung der Fläche des Behandlungsfleckes erlaubt es, die Aufgabe der Aufrechterhaltung einer Strahlungsintensität am Objekt 3 zu lösen, die für die vorgegebene Art der Behandlung desselben erforderlich ist Wenn es, beispielsweise, notwendig ist, einen Teil des Objektes 3 zu verdampfen, so wird mittels des Gebers 16 und des Mechanismus 17 gleichzeitig die Zerstörungsschwelle desselben ermittelt und die für ihre Erreichung erforderliche Fläche des Behandlungsflekkes eingestellt Alle diese im Umfang geringen Ergänzungen, die im Rahmen der vorliegenden Variante der Verwirklichung der Erfindung liegen, ermöglichen es, wesentliche zusätzliche Vorteile zu erreichen:

Änderung der Strahlungsintensität am Objekt in einem breiten Bereich, die verschiedene Arten der Behandlung durchführen läßt;
Herstellung von verschiedenartigen Formen des Behandlungsfleckes mit vorgegebener Intensität;
hochleistungsfähige Behandlung des Objektes im Bereich des Sichtfeldes mit einem Fleck vorgegebener Intensität;

Aufrechterhaltung der vorgegebenen Strahlungsintensität am jeweiligen Objekt.

Im Rahmen der vorliegenden Variante der Verwirklichung der Erfindung können zwischen dem Strahlenteiler 4 und dem reflektierenden Element 5 zusätzliche optische Elemente 14, beispielsweise Lichtfilter aufgestellt werden.

Durch die Aufstellung der Lichtfilter kann die Strahlungsintensität am Objekt 3 zusätzlich geregelt werden. In F i g. 6 ist ein Blockschema einer Variante der Verwirklichung des Verfahrens zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung eines Objektes dargestellt, das die Durchführung präziser Messungen des zu beobachtenden Objektes ermöglicht.
Genauso wie in den vorhergehenden Varianten, weist die Vorrichtung für die Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten ein höchststrahlendes Lasermedium 1, optisches Fokussierungssystem 2, Objekt 3, Strahlenteiler 4 und reflektierendes Element 5 mit einem optischen Verschluß 6 auf. Außerdem bildet ein zusätzliches Lichtfilter 18, das zwischen einem zusätzlichen Strahlenteiler 19 und einem Reflektor 20 mit optischem Verschluß 21 angeordnet wird, zusammen mil dem letzteren mindestens einen Bezugspunkt. Das zusätzliche Lichtfilter 18 schwächt die Intensität des vom Reflektor 20 zurückgestrahlten Lichtes in einem solcher Maße ab, daß sie unter der Zerstörungsschwelle des Objektes 3 liegt.

Im Rahmen der vorliegenden Variante der Ausfüh-

15 16

rung der Erfindung kann, erfindungsgemäß, der Reflek- Abmessungen des Streuflecks des optischen Fokussietor 20 mit einer Ablesevorrichtung 22 und mit Elemen- rungssystems 2 in der Ebene seiner Anbringung, was die ten 23 für ihre Verschiebung mindestens in Richtung Herstellung einer Zielmarke in Form eines Diffraktionseiner der Koordinatenachsen in einer Ebene versehen bildes eines Punktes gewährleistet Eine derartige Zielwerden, die mit der Ebene dir Anbringung des Objektes 5 marke erlaubt es, sehr genau auf den Rand eines gut 3 optisch konjugiert ist. reflektierenden Elementes des Objektes 3 zu fokussie-

Das Vorhandensein des Reflektors 20, der eine Ziel- ren. Die Vergrößerung des optischen Fokussierungssy-

marke bildet und in der Ebene angeordnet ist, die zu der stems 2 beträgt das 70fache, das heißt, daß der Verschie-

Ebene der Anbringung des Objektes optisch konjugiert bung des Reflektors 20 in der Ebene seiner Anbringung

ist, ermöglicht es, präzise Messungen des Objektes (be- ίο um 70 um die Verschiebung der Zielmarke am Objekt 3

ziehungsweise dessen Teils) durch das aufeinanderfol- um 1 μΐη und am Leuchtschirm auch um 1 mm ent-

gende Zusammenfallen der Zielmarke, die im Registrie- spricht (bei Vergrößerung des Kanals der Beobachtung

rungsmittel 7 mit großer Vergrößerung zu beobachten auf das lOOOfache).

ist, mit den Grenzen des Objektes (beziehungsweise ei- Im Rahmen der beschriebenen Ausführungsvariante nes Teils desselben) und die Ablesung eines Ergebnisses 15 des Verfahrens zur Behandlung, Registrierung und Bevon den Ablesevorrichtungen durchzuführen, dabei obachtung von Objekten, das die Durchführung präzistellt das Meßergebnis eine Größe der Verschiebung ser Messungen eines Objektes ermöglicht, wurde eine der Zielmarke in der Ebene deren Anbringung dar, divi- Zielmarke verwendet, die einen dünnen Draht beziediert durch die Vergrößerung des optischen Fokussie- hungsweise eine dunkle Rißlinie an einer Glasplatte 24 rungssystems 2. In einer der Ausführungsvarianten der 20 (Fig. 7) darstellt,die die Rolle einer Blende spielt,die in Vorrichtung wurde, erfindungsgemäß, der Reflektor 20, der unmittelbaren Nähe vom Reflektor 20 angebracht der eine Zielmarke bildet, in Form eines Spiegels ausge- wird, der in Form eines sphärischen Spiegels mit einem führt, dessen Durchmesser die Abmessung des Streu- Krümmungsmittelpunkt im Zentrum der Austrittspupilkreises des optischen Fokussierungssystem* 2 in der Ie des optischen Fokussierungssystems 2 ausgeführt ist Ebene der Anbringung des Reflektors 20 nicht über- 25 und mit einer Ablesevorrichtung 22 und Elementen 23 steigt. für die Verschiebung desselben in der Einstellungsebene

Die Besonderheiten der Funktionsweise der vorlie- in Richtung mindestens einer der Koordinatenachsen

genden Ausführungsvariante der Vorrichtung für die ausgeführt wird.

Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Ob- In F i g. 8 ist ein modifiziertes Blockschema einer der jekten sind die folgenden. Genauso wie in den früher 30 Ausführungsvarianten des Verfahrens und der Vorricherörterten Ausführungsvarianten der Vorrichtung wird tung zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung das aus dem höchststrahlenden Lasermedium 1 in Rieh- von Objekten dargestellt, die gleichzeitig die Möglichtung des Objektes 1 austretende Lichtbünde! auf das keit der Durchführung präziser Messungen des Objek-Objekt 3 mit Hilfe des optischen Fokussierungssystems tes 3 beziehungsweise seiner Teile sowie eine Zusatzbe-2 gerichtet. Dann wird das vom Objekt 3 zurückge- 35 leuchtung des ganzen Sichtfeldes gewährleistet,
strahlte und gestreute Lichtbündel zum höchststrahlen- Wie in den vorhergehenden Varianten weist die Vorden Lasermedium 1 zurückgeführt, worin es verstärkt richtung (F i g. 8) ein höchststrahlendes Lasermedium 1, und zum Strahlenteiler 4 gerichtet wird, der es in zwei optisches Fokussierungssystem 2, Objekt 3, Strahlentei-Teile aufspaltet, von denen einer auf das reflektierende ler 4, reflektierendes Element 5 mit einem optischen Element 5 fällt und dadurch einen Behandlungskanal 40 Verschluß 6 und ein Registrierungsmittel 7 auf.
bildet, und der andere Teil des Lichtbündels auf den Jedoch wird ein zusätzlicher Strahlenteiler 19 im Kazusätzlichen Strahlenteiler 19 fällt und seinerseits in nal der Behandlung (beziehungsweise an beliebiger anzwei Teile aufgespaltet wird, von denen einer genauso derer Stelle, außer dem Kanal der Beobachtung) aufgewie in allen vorher beschriebenen Ausführungsvarian- stellt und in Richtung der Ausbreitung eines der mit ten der Vorrichtung, auf das Registrierungsmittel 7 und 45 seiner Hilfe erzeugten zusätzlichen Lichtbündels wird der andere auf den Reflektor 20 gerichtet wird, mit des- noch ein weiterer Strahlenteiler 25 angeordnet, der sen Hilfe es wieder zum höchststrahlenden Lasermedi- noch zwei Lichtbündel bildet. Im Wege der auf diese um 1 auf demselben optischen Weg zurückgeführt wird, Weise gebildeten Lichtkanäle sind in jedem Kanal entwodui ch ein Bild der Zielmarke am Objekt 3 und auf der sprechend je ein Registrierungsmittel 7, ein reflektierendem Registrierungsmittel 7 entsteht. Im Wege der Aus- 50 des Element 5 mit einem optischen Verschluß 6, ein breitung dieses Bündels soll zweckmäßigerweise ein ab- Reflektor 20, der eine Zielmarke formiert, und ein Reschwächendes Lichtfilter 18 dafür angebracht werden, flektor 26 für die Zusatzbeleuchtung des Objektes 3 im damit die Leuchtdichte der Zielmarke bis auf eine Grö- gesamten Sichtfeld mit einem optischen Verschluß 27 ße verringert wird, die die Möglichkeit der Behandlung angeordnet. Vor dem Reflektor 20, genauso wie in den des Objektes 3 ausschließt, sowie ein optischer Ver- 55 vorher beschriebenen Ausführungsvarianten der Vorschluß 21 aufgestellt werden, der es ermöglicht, die Ziel- richtung, kann der optische Verschluß 21 und das Lichtmarke je nach Notwendigkeit ein- und auszuschalten. filter 18 angeordnet werden.

In einer der Varianten der Vorrichtung gemäß der Außerdem können vor dem Registrierungsmittel 7

vorliegenden Erfindung wurde der Reflektor 20 auf ei- zusätzliche optische Elemente 28 angebracht werden,

nem Koordinatentisch 23 montiert, der die Verschie- 60 Eine derartige Ausführungsvariante des Verfahrens

bung desselben in einer Ebene sichert, die mit der Ebene und der Vorrichtung zur Behandlung, Registrierung und

der Anbringung des Objektes 3 gekoppelt ist. Dabei Beobachtung von Objekten weist keine prinzipiellen

wurde der Koordinatentisch 23, der ein Element der Unterschiede gegenüber den früher beschriebenen Va-

Verschiebung darstellt, mit einem Impulsgeber der Ver- rianten auf, sie veranschaulicht jedoch die ganze Vielfalt

Schiebung mit einer Auflösung von 10 μΐη und einem 65 der möglichen Schemas der Vorrichtungen, die im Rah-

fünfstelligen Anzeigegerät mit einem Zählwerk verse- men der vorliegenden Erfindung realisiert werden

hen, das eine Ablesevorrichtung 22 darstellt. Der Durch- können.

messer des Spiegels (Reflektor 20) übersteigt nicht die Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Variante

17 18

besteht darin, daß auf das Registrierungsmittel 7 ein se mit Neon ausgefällten Entladungskanal 29 erzeugt In ganz bestimmter Teil der ganzen Lichtstrahlung gerich- einer gewissen Zeit nach der Anlegung der Spannung tet wird, die an den Prozessen der Behandlung, Beob- wird der Entladungskanal 29 auf eine Temperatur achtung. Messung und Zusatzbelichtung und anderes durchgewärmt, die den erforderlichen Druck der Dämpmehr teilnimmt Die Anzahl der mittels aufeinanderfol- 5 fe des Arbeitsstoffs sichert, der im Entladungskanal 29 gender Aufspaltung der Strahlungskanäle zu bildenden befindlich ist Dabei erfolgt eine Anregung der Atome Kanäle wird praktisch lediglich durch die potentiellen des Arbeitsstoffes, die zur Entstehung von Höchststrah-Möglichkeiten eines höchststrahlenden Lasermediums lung führt

und durch die Dauer einer Inversion in diesem begrenzt Die Betriebszuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit des

Offensichtlich ist es, daß eine beliebige Aufeinander- 10 jeweiligen höchststrahlenden Lasermediums 1 wird infolge der Kanäle vorgenommen werden kann, weil kei- folge einer beweglichen Befestigung des Entladungskaner von ihnen irgendwelche prinzipiellen Verzüge ge- nals 29 in den Befestigungselementen 31 und die Reingenüber den anderen besitzt Außerdem kann die erste heit des Kanals 29 und der Austrittsfenster des höchst-Aufspaltung nach Amplitude, die nächste nach Wellen- strahlenden Lasermediums 1 durch die Auswahl eines längen beziehungsweise in einem beliebigen anderen 15 Spaltes zwischen dem Entladungskanal 29 und den Be-Verfahren und umgekehrt, in Abhängigkeit von der Re- festigungselementen 31 gewährleistet, der kleiner als die flexionsfähigkeit des jeweiligen Objektes und einer kon- Körnergröße des Pulvers des wärmeisolierenden EIekreten betriebstechnischen Aufgabe vorgenommen mentes30ist

werden. Die Lebensdauer eines höchststrahlenden Laserme-

Die Strahlenteiler, gemäß der beliebigen der be- 20 diums kann von 300 bis 2000 St und darüber hinaus bei schriebenen Varianten, sind alle vorzugsweise zum Bei- relativ niedrigen Kosten infolge der einfachen Konspiel in Form eines optischen Keils auszuführen, damit struktion betragen, das Eintreffen der von der zweiten Oberfläche des

Strahlenteilers reflektierten Strahlung in dem höchst- Gewerbliche Verwertbarkeit

strahlenden Lasermedium ausgeschlossen wird, was 25

sonst die Verschlechterung der Arbeitsbedingungen Die Erfindung kann in der Elektronikindustrie, in der

sämtlicher erfindungsgemäßen Vorrichtungen verursa- Biologie, Medizin und auf anderen Gebieten von Wischen wird. senschaft und Technik für die Durchführung einer loka-Zusätzliche optische Elemente, gemäß der beliebigen lisierten selektiven Einwirkung einer Laserstrahlung auf obenbeschriebenen Varianten, vor dem Registrierungs- 30 verschiedene Objekte mit der gleichzeitigen Beobachmittel sind vorzugsweise in Form von Projektionslinsen tung derselben auf einem Leuchtschirm großer Abmes- und Spiegeln, Polarisationsvorrichtungen, Lichtfiltern sungen, beispielsweise für die Korrektur von Defekten und anderes mehr auszuführen. Die Projektionslinsen in integrierten Schaltungen von Belichtungsschablonen und Spiegel erlauben beispielsweise, die vorgegebene bei der Kontrolle deren Herstellungsgüte; für die AnVergrößerung im Registrierungsmittel und die Lichtfil- 35 passung der Parameter der integrierten Hybridschalter die vorgegebene Leuchtdichte des jeweiligen Bildes tungen, Quarzresonatoren, Einrichtungen auf akustizu erzeugen. sehen Oberflächenwellen; für Mikroaufzeichnung von Nachstehend wird eine der Varianten der konstrukti- Informationen; für lokalisierte Einwirkung auf Zellen ven Ausführung eines höchststrahlenden Lasermediums und andere biologische Objekte; für die Messung der behandelt, das für die Realisierung einer beliebigen der 40 linearen Abmessungen von Objekten beziehungsweise früher beschriebenen Ausführungsvarianten der Vor- ihren Teilen zum Einsatz kommen.

richtung zur Behandlung, Registrierung und Beobach-

tung von Objekten verwendet wurde, obwohl ein Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

höchststrahlendes Lasermedium im Prinzip beliebige

andere Konstruktion aufweisen kann. 45

Die Vorrichtung wie in einer beliebigen vorhergehenden Variante (beispielsweise F i g. 8), weist ein höchststrahlendes Lasermedium !,optisches Fokussierungssystem 2, Objekt 3, Strahlenteiler 4 und reflektierendes Element 5 auf. Das höchststrahlende Lasermedium 1 50 (Fig.9) stellt jedoch ein Entladungsplasma in einem Entladungskanal 29 mit einem wärmeisolierenden Eiement 30 dar, die mittels Befestigungselemente 31, die gleichzeitig als Elektroden dienen, innerhalb einer vakuumdichten Umhüllung 32 aufgestellt sind. Dabei ist das 55 wärmeisolierende Element 30, das beispielsweise in Form von Körnern eines hochschmelzenden und niedrigwärmeleitenden Pulver? ausgeführt ist, zwischen den Wänden der vakuumdichten Umhüllung 32, dem Entla-

M dungskanal 29 und den Befestigungselementen 31 ange- 60

p ordnet, und der Entladungskanal 29 ist in den Befesti-

; gungselementen 31 beweglich mit einem Spalt aufge-

\. stellt, der unter der charakteristischen Größe der Kör-

! ner des genannten wärmeisolierenden Elementes liegt.

■■';; Das auf diese Weise ausgeführte höchststrahlende 65

Lasermedium 1 hat folgende Funktionsweise.

; An die Elektroden 31 wird Spannung angelegt, die

' eine Entladung in dem mit einem Puffergas, vorzugswei-

Claims (35)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung, Registrierung und Beobachtung von Objekten mittels eines höchststrahlenden Lasermediums, wonach ein aus dem höchststrahlenden Lasermedium austretendes Lichtbündel über ein optisches Fokussierungssystem auf ein Objekt gerichtet wird, und das vom Objekt zurückgestrahlte und gestreute Licht über das optische Fokussierungssystem zurück zum höchststrahlenden Lasermedium geführt wird und ein Bild des Objektes in einem Registrierungsmittel unter Verwendung eines Strahlteilers erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Lasermedium (1) auf der Seite des Registrierungsmittels (7) austretende Lichtbündel mindestens in zwei Teile aufgespalten wird, von denen einer nach Reflexion an einem reflektierenden Element (S) wieder durch das höchststrahlende Lasermedium (1) zum Objekt (3) bis zur Beendigung der Besetzungsinversion im höchststrahlenden Lasermedium (1) zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspaltung des jeweiligen Licht- bündeis am Strahlenteiler (4) nach der Strahlungsintensität erfolgt

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspaltung des jeweiligen Lichtbündels am Strahlenteiler (4) nach den Wellenlängen erfolgt

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspaltung des jeweiligen Lichtbür.deis am Strahlenteiler (4) sowohl nach der Strahlungsintensität als auch nach den Wellenlängen er- folgt

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdichte des durch das höchststrahlende Lasermedium (1) zum Objekt (3) zurückzuführenden Lichtbündels stufenlos geregelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdichte des durch das höchststrahlende Lasermedium (1) zum Objekt (3) zurückzuführenden Lichtbündels geringer als die Zerstörungsschwelle eines Teils des Objektes (3) eingestellt wird, der keiner Behandlung auszusetzen ist

7. Verfahren nach Anspruch 1,5, dadurch gekennzeichnet, daß das durch das höchststrahlende Lasermedium (1) zum Objekt (3) zurückzuführende Lichtbündel in seinen Abmessungen begrenzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Objektes (3) durch die Abtastung mit dem in seinen Abmessungen begrenzten Lichtbündel im Sichtfeld des optischen Fokussierungssystems (2) vorgenommen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein beliebiger der als Ergebnis der Aufspaltung gebildeten Tei'e des Lichtbündels seinerseits mindestens in zwei weitere Teile aufgespalten wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem höchststrahlenden Lasermedium (1) und dem Registrierungsmittel (7) mindestens ein Strahlenteiler (4) angeordnet ist, der das aus dem höchst- strahlenden Lasermedium (1) austretende Lichtbündel mindestens in zwei Teile aufspaltet, im Wege eines von denen das reflektierende Element (5) angeordnet ist, welches mit dem Objekt (3) als zweiter Reflektor einen optischen Resonator bildet

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem höchststrahlenden Lasermedium (1) und dem Registrierungsmittel (7) ein Strahlenteiler (4) angeordnet ist der das aus dem höchststrahlenden Lasermedium (1) austretende Lichtbündel mindestens in zwei Teile auf solche Weise aufspaltet daß ein Teil des Bündels durch das höchststrahlende Lasermedium (1) auf das Objekt (3) gerichtet wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem höchststrahlenden Lasermedium (1), das Licht mit mindestens zwei Wellenlängen A\ und Aj ausstrahlt und dem optischen Fokussierungssystem (2) ein zusätzliches reflektierendes Element (8) angeordnet ist das teilweise Lichtstrahlen des höchststrahlenden Lasermediums (1) durchläßt wobei der Strahlenteiler (4) so ausgeführt ist daß er Licht der Wellenlängen A, und Ai trennt

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche reflektierende Element (8) mit dem vorgegebenen Durchlaßvermögen für.das Licht mit einer Wellenlänge von Ä„ transparent für das Licht mit der Wellenlänge von A₂ ausgeführt ist, wobei das Licht mit der Wellenlänge von Ay im Kanal der Behandlung und mit der Wellenlänge von A₂ im Kanal der Beobachtung sich ausbreitet

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das reflektierende Element (5) in einer Ebene angebracht ist die zu der Ebene der Anordnung des Objektes (3) optisch konjugiert ist

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des reflektierenden Elements (5) die Abmessungen des Streuflekkes nicht übersteigen, der durch das optische Fokussierungssystem (2) in einer Ebene gebildet wird, die zu der Ebene der Anbringung des Objektes (3) optisch konjugiert ist

16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Licht-Kanal der Behandlung eine Einrichtung (10) für die stufenlose Regulierung der Leuchtdichte der Lichtstrahlung am Objekt (3) eingeführt ist

17. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Mittel (11) für die Ermittlung der Zerstörungsschwelle des Objekts (3) versehen ist

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (11) für die Ermittlung der Zerstörungsschwelle des Objekts (3) mit der Einrichtung (10) für die stufenlose Regulierung der Strahlungsintensität verbunden ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Element (5) aus einzelnen Zellen ausgeführt ist, die im Bereich des Sichtfeldes an den Stellen angeordnet sind, die zu den entsprechenden Abschnitten der Oberfläche des Objektes (3) optisch konjugiert sind, wobei die Querabmessungen der Zellen die Abmessungen des Streuflecks des optischen Fokussierungssystems (2) in den Ebenen der Aufstellung der Zellen nicht übertreffen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Element (5) mit einer Einrichtung (13) für seine Verschiebung in

Richtung mindestens einer der drei Koordinatenachsen verbunden ist

21. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem reflektierenden Element (5) ein Objektiv (14) mit veränderlicher Brennweite angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Element (5) in Form eines sphärischen Spiegels (5') mit einem Kxümmungsmittelpunkt im Zentrum der Austrittspupille des optischen Fokussierungssystems (2) ausgeführt ist

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Element (5) mit einer Einrichtung (15) für die Begrenzung der Abmessungen seiner Reflexionsoberfläche versehen ist

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (15) für die Begrenzung der Abmessungen der Rcflexionsfläche des reflektierenden Elements (5) verschiebbar in der Ebene seiner Einstellung ausgeführt ist und mindestens eine öffnung aufweist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Öffnung für die Begrenzung der Abmessungen des reflektierenden Elements (5) änderbar ist

26. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Öffnung für die Begrenzung der Abmessungen des reflektierenden Elements (5) änderbar ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, gekennzeichnet durch einen Geber (16) der Strahlungsintensität sowie durch eine Vorrichtung (17) für die Änderung der Größe beziehungsweise der Form der öffnung.

28. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem höchststrahlenden Lasermedium (1) und dem Registrierungsmittel (7) ein zusätzlicher Strahlenteiler (19) angeordnet ist und in Richtung der Ausbreitung eines mit seiner Hilfe erzeugten zusätzlichen Lichtbündels Lichtfilter (18), ein optischer Verschluß (21) und ein Reflektor (20) angeordnet sind, die mindestens eine Zielmarke in Form eines runden Fleckes mit erhöhter Leuchtdichte am Objekt (3) und am Registrierungsmittel bilden.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (20) mit einer Ableseeinrichtung (22) und Elementen (23) für die Verschiebung derselben mindestens in Richtung einer der Koordinatenachsen in einer Ebene versehen ist, die zu der Ebene der Anordnung des Objektes (3) optisch konjugiert ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Reflektor (20) eine Blende angeordnet ist, die mit Ableseeinrichtungen und Elementen für ihre Verschiebung mindestens in Richtung einer der Koordinatenachsen versehen ist

31. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der optischen Kanäle, in welche die Strahlung vom Strahlenteiler (4) geteilt wird, ein zusätzlicher Strahlenteiler (19) eingesetzt ist, ferner in einem der optischen Kanäle, in welche die Strahlung vom zusätzlichen Strahlenteiler (19) geteilt wird, noch ein weiterer Strahlenteiler (25) eingeführt ist, in dem ersten der vier durch die Strahlenteiler (4, 19, 25) gebildeten Kanäle eine Registrierungseinrichtung (7) vorgesehen ist, ferner in einem zweiten der Kanäle ein reflektierendes Element (5), in einem dritten der Kanäle ein Reflektor (20) angeordnet ist, der einen Bezugspunkt bildet, und im vierten der Kanäle ein Reflektor (26), für eine zusätzliehe Beleuchtung des Objektes (3) im gesamten Sichtfeld, vorgesehen ist

32. Vorrichtung nach Anspruch 10,28 und 31, dadurch gekennzeichnet daß die Strahlenteiler (4) in Form eines optischen Keils ausgeführt sind,
ίο

33. Vorrichtung nach Anspruch 10, 28 und 31, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Registrierungsmittel (7) ein Projektionsspiegel (28) angeordnet ist

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 33, dadurch gekennzeichnet daß das höchststrahlende Lasermedium (1) einen Entladungskanal (29) mit einem wärmeisolierenden Element (30) umfaßt, das mit Hilfe von Befestigungselementen (31) innerhalb einer vakuumdichten Umhüllung (32) montiert ist, und daß das wärmeisolierende Element (30) in Form von Körnern eines hochschmelzenden Pulvers mit geringer Wärmeleitfähigkeit zwischen den Wandungen der vakuumdichten Umhüllung (32), dem Entladungskanal (29) und den Befestigaingselementen (31) angeordnet ist wobei der Entladungskanal (29) in den Befestigungselementen (31) beweglich mit einem Spalt angeordnet ist, der kleiner als die charakteristischen Abmessungen der Körner des genannten Pulvers ist

35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (31) des Entladungskanals (29) gleichzeitig als Elektroden für die Zuführung von Anregungsenergie zum höchststrahlenden Lasermedium (1) dienen.