DE69219560T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Temperatur und Geschwindigkeit von gespritzten Plasmateilchen - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf optische Sensoren zur Verwendung in thermischen Sprühprozessen, insbesondere in Plasmasprühprozessen.
• Plasmasprühen ist eine leistungsfähige Technik, die zur Herstellung von Schutzschichten auf einer großen Vielzahl von Substraten weit verbreitet ist. Zum Beispiel werden Wärmesperrschichten bei der Herstellung von Flugzeugmotoren plasmagesprüht, sowie keramische und Metallüberzüge für verschiedene Zwecke. Die Überzugseigenschaften hängen von vielen Sprühparametern ab, einige sind mit der Arbeitsweise der Sprühpistole verbunden. Demzufolge wurde die Kontrolle der Sprühprozesse durch Erfassung und Regulierung solcher Pistoleneingangsvariabeln wie Lichtbogenstrom und -leistung, Lichtbogengasflußrate, Pulverzuführrate und Pulverträgergas-Druck ausgeführt, um sie auf vorbestimmten optimalen Werten zu halten. Es wurde gefunden, daß dieser Kontrollansatz wegen der großen Anzahl an zusammenhängenden Eingangsvariablen, die überwacht werden müssen, komplex ist und es wurde gefunden, daß er unvollständig ist, da einige Variablen wie der Elektrodenabnutzungszustand überhaupt nicht überwacht werden können.
• Es wurde gefunden, daß die vorliegende Erfindung ein leistungsfähigerer Aufbau und Verfahren zur Kontrolle des Plasmasprühprozesses ist. In der vorliegenden Erfindung werden die direkten Prozeßparameter an Stelle der (oder zusätzlich zu den) indirekten Pistoleneingangsvariablen überwacht. Es wurde gefunden, daß die wichtigsten Parameter, die direkt die Überzugsmikrostruktur und die Eigenschaften beeinflussen, die Temperatur und die Geschwindigkeit der Teilchen, kurz bevor sie auf dem Substrat auftreffen, sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung, zumindest in ihrer bevorzugten Ausfuhrungsform, werden Temperatur und Geschwindigkeit on-line gemessen und stellen eine wirkungsvolle Feedback-Signalerzeugung dar, die das Feedback für die Pistoleneingangsparameter durchführt, um optimale Sprühbedingungen zu erhalten, und die als wirksames Diagnosewerkzeug verwendet werden können, um schnell jegliches Problem während des Überzugsvorgangs festzustellen. Da die Temperatur und die Geschwindigkeit einen direkten Einfluß auf die Überzugsqualität haben, vereinfacht die vorliegende Erfindung, zumindest in ihrer bevorzugten Ausführungsform, eine bessere Kontrolle des Sprühprozesses, was zu einer besseren Reproduzierbarkeit der Überzugseigenschaften als im Stand der Technik führt.
• Es existieren verschiedene Techniken, um Temperaturmessungen von fliegenden Teilchen durchzuführen. J. Mishin et al verwendeten ein Paar Monochromatoren und schnelle Fotomultiplier, um die Oberflächentemperatur von einzelnen Teilchen festzustellen, wie in J. Phys. E: Sci. Instrum., 20 (1987) 620 - 5 angegeben. In einem anderen Ansatz, wie er in U.S. Patent 4,656,331 von Lillquist et al beschrieben ist, wird ein Sensor im mittleren Infrarot (> 3µm) verwendet, um die Lichtintensität zuüberwachen, die durch den Teilchenstrahl emittiert wird, und das gesammelte Signal wird der Teilchentemperatur zugeordnet. In diesem Falle ist jedoch die Information über die Teilchentemperaturverteilung nicht verfügbar, da die von den individuellen Teilchen emittiert Signale nicht zeitaufgelöst sind. Daher kann Strahlung des Leuchtplasmas detektiert werden, was die Teilchentemperaturmessung beeinflußt. Außerdem wird die anscheinende mittlere Temperatur wegen der Nichtlinearität der Strahlungs-/Temperatur-Emissionskurven in Richtung auf die Teilchen mit der höchsten Temperatur beeinflußt.
• Es sind bisher zwei Arten von Techniken zugänglich gewesen, um eine Messung der Geschwindigkeit von Teilchen im Flug durchzuführen. Die erste Art dieser Techniken besteht darin, daß Geschwindigkeitsinformation von Licht erhalten wird, das auf die Teilchen auftrifft und von diesen reflektiert wird, was mit einem geeigneten Sensor detektiert wird. Lasergestützte Techniken wie Laserdoppler- Anemometrie und Laserdoppelfokus-Geschwindigkeitsmessung sind von dieser ersten Art Technik umfaßt. Diese Techniken verwenden intensive Laserlichtstrahlen, um Interferenzstreifen zu bilden, oder verwenden zwei fokussierte Lichtstrahlen im Meßbereich. Wenn die Teilchenflugbahn den Meßbereich unterbricht wird die reflektierte Lichtintensität moduliert, sowie das Teilchen die intensiv beleuchteten Zonen durchquert, und die Geschwindigkeit kann aus der Modulationsperiode errechnet werden. Periodische Lichtverteilungen können ebenfalls erhalten werden, indem eine hochintensiv weiß glühende Quelle und ein Ronchi-Gitter verwendet werden. Diese Technik ist ungeeignet, da sie sperrig ist und hochintensive Lichtquellen benötigt.
• Die zweite Art Technik, die verwendet wird, um die Geschwindigkeitsmessung auszuführen, zieht den Vorteil aus der thermischen Strahlung, die durch die mit einem Plasma auf hohe Temperaturen aufgeheizten Teilchen emittiert wird. Die durch die einzelnen Teilchen emittierte Strahlung wird dektiert, wenn die Teilchen das sichtbar Detektorfeld mit bekannten Abmessungen passieren. Die Durchgangszeit wird abgeschätzt und die Geschwindigkeit aus der bekannten Weglänge berechnet. Da die Abmessungen des sichtbaren Feldes sich mit der Entfernung von der optischen Meßanordnung ändern, ist es notwendig, nur Teilchen in der Nähe der Fokusebene der Anordnung zu analysieren. Um dies zu tun muß ein Laserstrahl oder eine zweite Nachweiseinheit aus einem unterschiedlichen Winkel, fokussiert auf den entsprechenden Bereich, in Verbindung mit einem Koinzidenznachweis-Analysesystem verwendet werden. Ein solches System ist komplex und nur schwierig unter praktischen Arbeitsbedingungen gut ausgerichtet zu halten. Unter diesem gleichen Typ Technik können Geschwindigkeitsmessungen auch unter Verwendung von Hochgeschwindigkeitskameras durchgeführt werden. In diesem Falle wird das von den Teilchen emittierte Licht dazu verwendet, diese auf einem Hochgeschwindigkeitsfilm abzubilden und aus diesen Bildern wird die Teilchengeschwindigkeit bestimmt. Ein solches System kann für Laboruntersuchungen verwendet werden, ist aber nicht geeignet für die Echtzeitanwendung in der harten Plasmasprüh-Umgebung.
• Die vorliegende Erfindung betrifft in ihrer allgemeinsten Ausführungsform ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der Geschwindigkeit und in ihrer bevorzugten Ausführungsform gleichzeitig der Temperatur und der Geschwindigkeit von gesprühten Teilchen, ohne die oben beschriebenen Einschränkungen und Probleme für bisher entwickelte Technologien. Temperaturmessungen werden durchgeführt, in dem eine Zweifarb- Pyrometertechnik verwendet wird, während die Geschwindigkeitsmessungen unter Verwendung eines Zweischlitz- oder Mehrfachschlitzsystems durchgeführt werden, welches die von den heißen Teilchen emittierte Strahlung sammelt. Die Nachweiseinheit erlaubt die gleichzeitige Bestimmung der Temperatur und der Geschwindigkeit jedes individuell nachgewiesenen Teilchens.
• Das System besteht aus einem Sensorkopf, der an der Sprühpistole angebracht ist, einer optischen Faser, welche die gesammelte Strahlung übermittelt und einer schützenden Nachweiskammer mit der Nachweisvorrichtung, die zwei Dedektoren beinhaltet. Eine Zweischlitz- oder Mehrfachschlitzmaske ist im Sensorkopf am Ende der optischen Faser angebracht.
• Das Ergebnis ist ein widerstandsfähiger optischer Sensor, der die Temperatur und die Geschwindigkeitsverteilungen der plasmagesprühten Teilchen gleichzeitig erfaßt, direkt bevor sie auftreffen, wobei die optische Faser das Platzieren der empfindlichen optischen und elektronischen Komponenten weg von der aggressiven Umgebung um die Plasmapistole herum erlaubt. Der Sensorkopf ist in der harten Umgebung nahe am Plasma platziert und tatsächlich bevorzugt an der Plasmapistole befestigt, um die Strahlung, die durch die heißen Teilchen emittiert wird, zu sammeln.
• Zur Temperaturmessung wird die von den Teilchen emittierte Strahlung durch den Sensorkopf gesammelt und gefiltert durch Interferenzfilter mit zwei benachbarten Wellenlängen an zwei Fotodedektoren übermittelt. Die Teilchentemperatur kann aus dem Verhältnis der beiden Dedektorausgaben berechnet werden. Um die Geschwindigkeit zu messen sammelt das Zweischlitzsystem Strahlung, die von den das sichtbare Detektorfeld durchfliegenden Teilchen emittiert werden, welche einen Lichtimpuls mit Doppeispitze verursachen, der durch die optische Faser übermittelt wird. Die Zeitspanne zwischen diesen zwei Spitzen kann automatisch abgeschätzt werden und die Teilchengeschwindigkeit wird aus der bekannten Entfernung zwischen den beiden Schlitzbildern berechnet. Die Geschwindigkeitsmessung kann auch mit einem System aus drei oder mehr Schlitzen durchgeführt werden.
• Der Sensorkopf kann auch ein lineares Faserbündel enthalten, welches eine kontinuierliche Überwachung der Position des Sprühteilchenkegels ermöglicht. Das von dem Faserbündel gesammelte Licht kann von einer linearen CCD- Kamera erfaßt werden. Dies erlaubt eine automatische Zentrierung des Sensorkopfsichtfeldes relativ zu dem Sprühteilchenkegel und die Erfassung jeder Veränderung bei den Teilcheneinspritzbedingungen.
• Die oben erwähnte Berechnung wird bevorzugt durch einen Prozessor, zum Beispiel einen Personalcomputer, ausgeführt, der darauf programmiert werden kann, kontinuierlich statistische Berechnungen durchzuführen, um den Mittelwert und die Standardabweichung der Temperatur und die Geschwindigkeitsverteilungen zu erhalten. Diese Werte und die Teilchenkegelposition werden direkt mit dem Ablagerungsvorgang in Beziehung gesetzt und der Kontrollvorrichtung als Feedbacksignale zur Verfügung gestellt, wobei die Hauptsprühvariablen des Lichtbogenstroms, Pulverträgergas-Druck, usw. wie oben erwähnt, kontrolliert werden können.
• In Übereinstimmung mit der allgemeinsten Ausführungsform der Erfindung besteht ein Verfahren zur Erfassung einer Eigenschaft von plasmagesprühten Teilchen in einem Plasmastrom während des Fluges zwischen der Plasmastrahlpistole und einem Substrat aus den Schritten Fokussieren der Strahlung, die von einem Teilchen auf einen ersten Fotodedektor durch eine Schlitzmaske von zumindet zwei parallelen Schlitzen emittiert wird und Übermitteln der Signale von dem Fotodedektor zu einem Prozessor, um die Geschwindigkeit der Teilchen aus der Zeitspanne zwischen zwei oder mehreren Spitzen zu erfassen, die aus der genannten Strahlung resultieren.
• In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Erfindung weiterhin den Schritt des Aufteilens der Strahlung, Filtern der Strahlung in getrennte, benachbarte Wellenlängen, Überleiten der einen Wellenlänge zu einem ersten Fotodedektor, Überleiten der anderen Wellenlänge zu einem zweiten Fotodetektor und Übermitteln des Signals von dem zweiten Fotodetektor zum dem Prozessor, um die Signale von beiden Fotodetektoren zu integrieren und die Temperatur des Teilchens aus dem Verhältnis der integrierten Signale zu bestimmen.
• In beiden Ausführungsformen ist es bevorzugt, daß der Fokussierungsschritt das Übertragen der Strahlung über eine optische Faser von einer Stelle in der Nähe des Plasmastrahls zu einer geschützten Stelle entfernt vom Plasmastrahl einschließt und daß die Fotodetektoren an der geschützten Stelle platziert sind.
• Ebenfalls in Übereinstimmung mit der Erfindung ist ein optischer Sensor für plasmagesprühte Teilchen in einem Plasmastrom, der aus einem Sensorkopf besteht, der fest in der Nähe des Plasmastrahls montiert ist. Der Kopf beinhaltet eine optische Faser um die Strahlung, die durch ein Teilchen in dem Strahl emittiert wurde, an eine geschützte Stelle entfernt von dem Strahl zu transportieren, eine optische Vorrichtung zur Fokussierung der Strahlung auf ein erstes Ende der Faser und eine Schlitzmaske, gebildet aus einem Paar von parallelen Schlitzen, die über das Ende der Faser gestülpt ist, durch welches die Strahlung eintritt, sowie an der geschützten Stelle aus einem Paar Fotodetektoren, Vorrichtungen zur Aufteilung der Strahlung in zwei Strahlen von einem zweiten Ende der Faser aus, eine Vorrichtung zur Filterung der aufgespaltenen Strahlung in zwei separate benachbarte Wellenlängen und einer Vorrichtung zur Überleitung jedes der gefilterten Strahlen in jeweils eigene Fotodetektoren.
• Ein besseres Verständnis der Erfindung kann durch Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den daran anschließenden Zeichnungen erhalten werden, wobei
• Figur 1 einen Schnitt durch einen Sensorkopf in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sowie von einem Plasmabrenner zeigt, an welchem der Sensorkopffest angebracht ist,
• Figur 1A eine erfindungsgemäß verwendete optische Maske zeigt,
• Figur 2 ein Blockdiagramm eines anderen Teils der Erfindung zeigt, welches an dem Sensorkopf von Figur 1 angebracht ist,
• Figur 3 das Sichtfeld des Schlitzpaares, das in Figur 1A gezeigt ist darstellt und
• Figur 4 einen Graph der Amplituten des Ausgabesignals der beiden Detektoren die in Figur 2 gezeigt sind als Funktion der Zeit zeigt.
• In Figur 1 wird einem Substrat 1 eine Beschichtung 2 mittels Plasmasprühen 3 von heißen Teilchen, emittiert von einer Plasmasprühpistole 4 zuteil. Ein Sensorkopf 8, bestehend aus einer Linse 9, die nach der Reflektion auf einem flachen Spiegel 10 das erste Ende einer optischen Faser 11 in den Teilchenstrom von heißen Teilchen 3 bevorzugt auf ein einzelnes Teilchen abbildet. Strahllinien 12 zeigen die umgekehrte Abbildung des Teilchens auf das Ende der optischen Faser 11.
• Das erste Ende der Faser wird von einer optischen Maske 14, wie in Figur 1A gezeigt, bedeckt. Die optische Maske enthält zwei transparente parallele Schlitze 15. Vorzugsweise sind die Schlitze 25 µm breit, 50 µm lang und haben einen Mitte-zu-Mitte-Abstand von 50µm. Mit einer optischen Vergrößerung von 3 sind die durch die Linse 9 gebildeten Schlitze etwa 75µm breit, 150µm lang und haben 150µm Abstand von Mitte zu Mitte. Die Schlitzgröße und Anordnung sind wichtig für zuverlässige Temperatur- und Geschwindigkeitsmessungen, auch wenn hohe Teilchenflußraten verwendet werden.
• In Figur 2 wird die von dem Sensorkopf gesammelte Strahlung beispielsweise am Ausgang (zweites Ende) der optischen Faser 11 zu einem System gesendet, welches weg von den harten Umweltbedingungen der Plasmasprühpistole platziert und davor geschützt ist. Es muß gut elektronisch abgeschirmt und in ruhiger Umgebung weit entfernt von der arbeitenden Sprühpistole und dem Brenner gehalten werden. Die Strahlung von der optischen Faser wird über einen dichroitischen Spiegel 17 über eine konvexe Linse 18 auf zwei Fotodetektoren D&sub1; und D&sub2; über jeweils zwei Interferenzfilter 20 und 21 abgebildet. Die Ausgangssignale von den Detektoren D&sub1; und D&sub2; werden in einem Analog/Digitalwandler (nicht gezeigt) digitalisiert und können durch einen Computer 24 analysiert werden, der die Temperatur und die Geschwindigkeit der im Flug befindlichen Teilchen aus den Signalen wie weiter unten beschrieben berechnet.
• Figur 3 zeigt das Sichtfeld der beiden Schlitze 15 des Sensorkopfes. Die Tiefe des Feldes ist durch die Breite zwischen den horizontalen Pfeilspitzen dargestellt. Ein Teilchen 27 der Masse heißer Teilchen, das durch die Fokusebene wandert, wird einen Licht(Strahlungs)impuls mit einer Doppelspitze auslösen, wenn es aus dem Blickfeld des ersten Schlitzes in das Blickfeld des zweiten Schlitzes wandert.
• Beispiele der Licht(Strahlungs)impulse sind in Figur 4 gezeigt, wo Ausgangssignale von beiden Detektoren D&sub1; und D&sub2; als Funktion der Zeit während des Durchgangs einiger Teilchen durch das Sensorsichtfeld gezeigt sind. Aus der Zeitspanne zwischen den beiden Komponenten jedes Impulses kann die Teilchengeschwindigkeit berechnet werden, da die Entfernung zwischen den beiden Schlitzbildern in der Fokusebene bekannt ist. Die Teilchentemperatur kann aus dem Verhältnis der integrierten Lichtimpulse bei beiden Wellenlängen, das heißt von beiden Detektoren D&sub1; und D&sub2;, bestimmt werden. Die Schlitzabmessungen sollen so gewählt werden, daß die Strahlung aus dem kleinstmöglichen Volumen des Teilchenstromes gesammelt wird, um die Hintgrundsignalintensität auf ein Minimum zu reduzieren, aber die Schlitzbilder müssen größer sein als der Teilchendurchmesser, um intensive Lichtsignale von jedem einzelnen Teilchen sammeln zu können.
• Der Computer 24 analysiert die Detektorausgaben durch Ausführen kontinuierlicher statistischer Berechnungen, um den Mittelwert und die Standardabweichung der Temperatur und die Geschwindigkeitsverteilungen zu erhalten. Diese Werte werden verwendet, um einen kontinuierlichen Feedback an die Hauptsprühvariablen des Plasmabrenners wie zum Beispiel Lichtbogenstrom, Pulverträgergas-Druck, etc. zur Verfügung zu stellen.
• Man kann sehen, daß, da die Eigenschaften der Teilchen selbst kurz vor ihrem Auftreffen auf dem Substrat direkt gemessen werden, der Effekt der Abnutzung der Plasmapistole etc. automatisch kompensiert werden kann. Darüber hinaus kann die direkte Lokalisierung der Teilchen die Messung der Temperatur und der Geschwindigkeit an vielen Punkten innerhalb des Teilchenstrahls erlauben, was eine präzise Charakterisierung des Sprühprozesses zuläßt. Es kann daraus ersehen werden, daß dies deutliche Vorteile gegenüber den indirekten Messmethoden der Überwachung von Lichtbogenstrom und -leistung, der Lichtbogengasfiußrate, der Pulverzuführrate sowie des Pulverträgergas-Druckes sind.
• Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber aktiven Flugteilchen- Geschwindigkeitsmeßtechniken liegt in der Tatsache, daß die vorliegende Erfindung nicht die Verwendung von empfindlichen Laservorrichtungen oder intensiven Lichtquellen erfordert. Demzufolge wird ein kompakterer und stabilerer Sensor erhalten, der keinen besonderen Augenschutz für den Anwender erfordert.
• Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls in Verbindung mit dem zuvor beschriebenen Zweifarb-Pyrometer verwendet werden, ohne daß irgendwelche zusätzlichen Detektoren oder Elektronik notwendig ist.
• Im Vergleich zu passiven Techniken erlaubt die Verwendung der Zweischlitzmaske die direkte Messung der Teilchen ohne die Verwendung eines Laserstrahls oder einer zweiten Nachweiseinheit, die auf den gleichen Bereich innerhalb des Teilchenstroms fokussiert ist. Die Entfernung zwischen den Achsen der beiden fokussierten Strahlen ist nahezu konstant über die Tiefe des Feldes, wie in Figur 3 gezeigt, während sich die Breite eines Einzelstrahls bei einer Einzelschlitzkonfiguration proportional zur Flugzeit sehr schnell ändert. Dies erfordert eine zweite Koinzidenzerkennung, um das Teilchen zu lokalisieren, was in der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist. Diese Vorteile sind besonders wichtig in der industriellen Umgebung.
• Jemand der die vorliegende Erfindung verstanden hat kann sich nun alternative Strukturen und Ausführungsformen oder Variationen des oben ausgeführten vorstellen. All dies, was in den Bereich der hieran folgenden Ansprüche fällt, wird als Teil der vorliegenden Erfindung angesehen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Erfassung von Eigenschaften von plasmagesprühten Teilchen (27) in einem Plasmastrahl (3) während des Fluges zwischen einer Plasmasprühpistole (4) und einem Substrat (1), umtassend die folgenden Schritte: Fokussieren der von einem Partikel (17) ausgesandten Strahlung auf einem ersten Fotodetektor (D1) durch eine aus wenigstens zwei parallelen Schlitzen (15) mit bekanntem Abstand gebildeten Schlitzmaske (14), und Übertragen von Signalen von dem Fotodetektor (D1) zu einem Prozessor (24) zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Teilchens (27) aus der Zeitspanne zwischen zwei oder mehr Spitzen, die infolge der genannten Strahlung (12) erfaßt wurden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, umfässend die folgenden Schritte: Unterteilen der genannten Strahlung (12) in zwei Strahlen, Filtern der genannten beiden Strahlen in jeweils benachbarte Wellenlängen, Leiten einer Wellenlänge zu dem ersten Fotodetektor (D1), Leiten der anderen Wellenlängen zu einem zweiten Fotodetektor (D2), Übertragen der Signale von dem zweiten Fotodetektor (D2) zu dem genannten Prozessor (24), wo die genannten Signale von beiden Fotodetektoren (D1, D2) integriert werden und Ermitteln der Temperatur des Teilchens (27) aus dem Verhältnis der integrierten Signale (D1, D2).

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Fokussierungsschritt das Weiterleiten der genannten Strahlung über einen Lichtwellenleiter (11) von einer Stelle neben dem genannten Plasmastrahl (3) zu einem geschützten Ort, entfernt von dem genannten Plasmastrahl (3) und das Positionieren der genannten Fotodetektoren (D1, D2) an dem genannten geschützten Ort beinhaltet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Fokussierungsschritt das Weiterleiten von Strahlung von dem genannten Lichtwellenleiter (11) durch eine konvexe Linse (18) und über einen dichroitischen Spiegel (17) und durch separate Filter (20, 21) zu den genannten Fotodetektoren (D1, D2) beinhaltet.

5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die genannten Abmessungen der genannten Schlitze (5) klein genug sind, um Strahlung vom kleinstmöglichen Volumen zu sammeln, aber groß genug, um Bilder bereitzustellen, die jeweils größer sind als der Partikeldurchmesser.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Abmessungen der einzelnen Schlitze (15) etwa wie folgt lauten: Breite 25µm, Länge 50µm und Abstand von Mitte zu Mitte 50µm.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Fokussierungsschritt das Weiterleiten der genannten Strahlung (12) über einen Lichtwellenleiter (11) von einer Stelle neben dem genannten Plasmastrahl (3) zu einem geschützten Ort, entfernt von dem genannten Plasmastrahl (3) und das Positionieren der genannten Fotodetektoren (D1, D2) an dem genannten geschützten Ort beinhaltet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Fokussierungsschritt das Leiten von Strahlung(12) von dem genannten Lichtwellenleiter (11) durch eine konvexe Linse (18) und über einen dichroitischen Spiegel (17) und durch separate Filter (20, 21) zu den genannten Fotodetektoren (D1, D2) beinhaltet.

9. Verfahren nach Anspruch 3, umtassend den Schritt des Sammeins von Strahlung (12) von dem genannten Plasmastrahl (3) an einem Ende des Lichtwellenleiterbündels (11), Empfangen der genannten Strahlung mit einer CCD-Kamera und Bereitstellen eines Signals von der genannten Kamera zum Positionieren des genannten Sensorkopf-Blickfeldes relativ zu dem genannten Plasmastrahl (3) und/oder Erfassen von Änderungen der Partikelinjektionseigenschaften.

10. Optischer Sensor für plasmagesprühte Teilchen (27) in einem Plasmastrahl (3), umfassend:

(a) einen Sensorkopf (8), der fest neben dem Plasmastrahl (3) montiert ist, wobei der genannte Kopf (8) folgendes umfäßt

(i) einen Lichtwellenleiter (11) zum Weiterleiten der von einem Teilchen (27) in dem genannten Strahl (3) ausgesandten Strahlung zu einem geschützten Ort, entfernt von dem genannten Strahl (3), und

(ii) eine optische Vorrichtung (9, 10) zum Fokussieren der genannten Strahlung (12) an einem ersten Ende des genannten Lichtwellenleiters (11), und

(iii) eine aus einem Paar paralleler Schlitze (15) von bekanntem Abstand gebildete Schlitzmaske (14), die über dem genannten Ende des genannten Lichtwellenleiters (11) angeordnet ist, durch welche die Strahlung (12) passieren kann, und an dem genannten geschützten Ort,

(b) ein Paar Fotodetektoren (D1, D2),

(c) eine Vorrichtung (20, 21) zum Unterteilen der Strahlung von einem zweiten Ende des genannten Lichtwellenleiters (11) in zwei Strahlen,

(d) eine Vorrichtung (20, 21) zum Filtern der genannten beiden Strahlen in jeweils benachbarte Wellenlängen und

(e) eine Vorrichtung zum Weiterleiten jedes der genannten gefilterten Strahlen zu jeweils einem der genannten Fotodetektoren (D1, D2).

11. Optischer Sensor nach Anspruch 10, bei dem die genannte Teilungsvorrichtung (17) einen dichroitischen Spiegel (17) umtäßt und ferner eine konvexe Linse (18) aufweist, um die genannte Strahlung von dem zweiten Ende des genannten Lichtwellenleiters (11) über den genannten Spiegel (17) zu den genannten Fotodetektoren (D1, D2) zu fokussieren, und bei dem die genannte Filtervorrichtung (20, 21) ein Paar optischer Filter (20, 21) umfäßt, die jeweils zwischen einem entsprechenden Fotodetektor (D1, D2) und dem genannten Spiegel (17) angeordnet sind, um die unterteilte Strahlung in separaten Wellenlängen zu jeweils einem der genannten Fotodetektoren (D1, D2) zu leiten.

12. Optischer Sensor nach Anspruch 11, bei dem das genannte optische Mittel (9, 10) folgendes umfaßt: einen Spiegel (10) zum Reflektieren von Strahlung von dem genannten Teilchen und eine konvexe Linse (9) zum Empfangen der genannten reflektierten Strahlung und zum Fokussieren derselben auf das Ende des genannten Lichtwellenleiters (11).

13. Optischer Sensor nach Anspruch 11, bei dem die genannten parallelen Schlitze (15) etwa folgende Abmessungen besitzen: Breite 25µm, Länge 50µm und Abstand von Mitte zu Mitte 50µm.

14. Optischer Sensor nach Anspruch 10, ferner umtassend ein Lichtwellenleiterbündel (11), dessen eines Ende in dem genannten Sensorkopf (8) angeordnet ist, um von dem genannten Plasmastrahl (3) ausgesandte Strahlung zu erfassen, eine CCD-Kamera zum Erfassen der genannten, von dem anderen Ende des genannten Bündeis (11) ausgesandten Strahlung, und eine Vorrichtung zum Empfangen eines Signals von der genannten Kamera zum Positionieren des genannten Sensorkopf-Blickfeldes relativ zu dem genannten Plasmastrahl (3) und/oder zum Erfassen von Änderungen der Partikelinjektionsbedingungen.