DE4444647A1 - Verfahren zur Detektion und Impulsspektrometrie submikroskopischer Partikeln mittels Kraftsensoren - Google Patents

Verfahren zur Detektion und Impulsspektrometrie submikroskopischer Partikeln mittels Kraftsensoren

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Description

Das anzumeldende Verfahren zielt darauf ab, den Impuls p von Einzelpartikeln aus der Verbiegung eines einseitig eingespann­ ten Balkens zu ermitteln. Entsprechend der schematischen Skiz­ ze in der Zeichnung treffen einzelne Partikeln 10 eines Parti­ kelstrahls im Vakuum auf das freie Ende 12.1 des Balkens 12 und übertragen gemäß den Stoßgesetzen Impuls und Energie auf den einem "ballistischen Pendel" ähnlichen Kraftsensor. Ge­ eignete mikroskopisch kleine Kraftsensoren lassen sich mit den Methoden der Mikromechanik herstellen. Sie werden z. B. in der Rasterkraftmikroskopie ("atomic force microscopy") zur Abbil­ dung der Topographie von Objektoberflächen benutzt, indem eine extrem feine Spitze am freien Ende des Balkens die Rauhigkeit der Oberfläche bis herab zu atomaren Dimensionen abtastet. Abhängig von ihren mechanischen und geometrischen Kenngrößen lassen sich mit solchen Kraftsensoren Kräfte von weniger als 10-12 N bzw. Verbiegungen 11 kleiner 0,1 nm messen. Diese hohe Empfindlichkeit der Verbiegungsmessung soll bei dem geplanten Partikelimpulsspektrometer ausgenutzt werden. Zum Nachweis der Verbiegungen 11 stehen eine Reihe empfindlicher Methoden zur Wahl: ein Lichtzeiger 13 mit positionsempfindlichem Detektor 14 wird in vielen kommerziellen Rasterkraftmikroskopen be­ nutzt, ein Nomarski-Interferometer auf der Rückseite des Bal­ kens 12 oder die neuerdings realisierte Messung des im Balken 12 verursachten piezoresistiven Effekts. Unter vereinfachenden Annahmen lassen sich bei Berücksichtigung der Spezifikationen typischer Sensoren für Partikeln von 1 µm Durchmesser, der Dichte 2g/cm³ und der Geschwindigkeit 300 m/s Verbiegungen von z. B. 4 nm abschätzen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Impulsmessung submikroskopischer Partikeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikeln (10) auf das freie Ende (12.1) eines einseitig eingespannten Balkens (12) auftreffen und die dadurch bewirkte Verbiegung (11) des Balkens (12) gemessen und daraus der Partikelimpuls (p) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken (12) eine Mikroblattfeder ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbiegung (11) des Balkens (12) mittels eines Lichtzeigers (13) mit einem positionsempfindlichen Detek­ tor (14) gemessen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbiegung (11) des Balkens (12) mittels eines Nomarski-Interferometers auf der Rückseite des Balkens (12) gemessen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbiegung (11) des Balkens (12) durch die Messung des im Balken (12) verursachten piezoresistiven Effekts bestimmt wird.
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