FR2512545A1 - Procede et dispositif photometrique pour mesurer et regler l'epaisseur de couches a effet optique pendant leur formation sous vide - Google Patents

Abstract

L'INVENTION PERMET DE MESURER ET D'AFFICHER DES VALEURS ABSOLUES AU LIEU DE VALEURS RELATIVES POUR LA TRANSMISSION ETOU LA REFLEXION DE LA LUMIERE PAR L'OBJET REVETU 5, QUELLE QUE SOIT L'EPAISSEUR DE LA COUCHE DE REVETEMENT. LE DISPOSITIF COMPREND UNESOURCE DE LUMIERE 6, UN MONOCHROMATEUR 11, 14, UN RECEPTEUR PHOTOELECTRIQUE 12, 15, UN AMPLIFICATEUR 20 D'UNE TRES GRANDE LINEARITE ET UN MONTAGE D'EXPLOITATION 33. ON ETABLIT ET MEMORISE DEUX VALEURS TEMOINS TRES DIFFERENTES AVEC LE MEME GAIN AVANT D'EFFECTUER LA MESURE DE TRANSMISSION ETOU DE REFLEXION PROPREMENT DITE, DONT LE RESULTAT EST TRANSFORME EN VALEURS ABSOLUES PAR UN CALCULATEUR FAISANT PARTIE DU MONTAGE D'EXPLOITATION 33 AVEC UTILISATION DUDIT GAIN.

Description

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L'invention concerne un procédé pour mesurer et

régler l'épaisseur de couches ayant un effet optique, de préfé-

rence de couches transparentes, pendant leur formation sur des supports dans des installations de revêtement sous vide, par détermination d'au moins une valeur de comparaison ou valeur témoin et d'au moins une valeur de mesure pour le comportement de transmission et/ou le comportement de réflexion de l'objet revêtu, avec utilisation d'un rayon de lumière de mesure, d'un

monochromateur, d'un récepteur photoélectrique, d'un amplifica-

teur et d'un montage d'exploitation L'invention concerne en plus un dispositif photométrique pour la mise en oeuvre de ce procédé, comprenant une source de lumière pour l'émission d'un rayon de lumière de mesure, un monochromateur, un récepteur photoélectrique, un amplificateur et un montage d'exploitation possédant une sortie

pour un dispositif d'indication et/ou un circuit de régulation.

Un procédé et un dispositif photométrique de ce type sont connus notamment par la demande de brevet allemand DE-OS 26 27 753 Dans les procédés connus jusqu'à présent, les mesures et leurs exploitations dans la partie optique et/ou la partie électrique du dispositif sont effectuées avec comparaison continue ou intermittente des opérations dans un rayon de lumière dite de référence Par exemple, on sépare une partie du rayon de lumière de mesure par un miroir partiellement transparent et on l'envoie à un récepteur particulier de lumière de référence Les variations de luminosité de la source de lumière de mesure sont ainsi compensées dans une large mesure, comme dans le document cité plus haut Cette façon de procéder n'élimine cependant pas l'influence de courbes caractéristiques différentes ou de points de travail différents sur les courbes caractéristiques des deux

récepteurs de lumière.

Il est connu aussi de séparer un rayon lumineux

de référence du rayon lumineux de mesure et, après plusieurs chan-

gements de direction et réflexions par des systèmes à miroirs, de l'envoyer au même photorécepteur que le rayon de mesure Au moyen d'un processus de découpage, les rayons sont envoyés au récepteur de façon alternante, de sorte que, par une lecture adéquate, les trains d'impulsions séparés ainsi formés peuvent être exploités, à la sortie du photorécepteur, par un montage d'exploitation en vue de l'obtention de l'effet de compensation désiré Il est également connu d'employer le même amplificateur pour les deux trains d'impulsions dans ce système, afin d'éviter l'inconvénient que représenterait l'utilisation de deux amplificateurs séparés

ayant des caractéristiques d'amplification ou des courbes caracté-

ristiques différentes.

Quoi qu'il en soit, tous les procédés connus jusqu'ici ont en commun qu'ils ne fournissent que des résultats de mesure relatifs en ce sens que les résultats acquièrent seulement une

signification par leur comparaison avec certaines valeurs de réfé-

rence Par exemple, dans la détermination de la distribution spectrale de la réflexion et/ou de la transmission d'un objet revêtu, ce n'est que la comparaison avec un modèle, auquel on suppose des propriétés idéales, qui fournit des points de repère

pour d'éventuels écarts entre l'objet à mesurer et le modèle.

Même si, par une mesure individuelle dans un spectre, on réussissait à obtenir une valeur absolue, ce dont l'opérateur ne peut pas se rendre compte sans objet de comparaison (modèle), cela ne signifie pas nécessairement qu'il en serait de même pour des mesures à d'autres longueurs d'onde ou sur toute l'étendue d'un domaine spectral déterminé choisi La cause en est d'abord la distribution d'intensité variable dans les différentes longueurs d'onde de la lumière de mesure, initialement polychromatique, mais surtout le défaut de linéarité parfaite de l'amplificateur employé

jusqu'à maintenant pour ces mesures.

L'invention vise donc à indiquer un procédé et un dispositif photométrique du type défini au début, par lesquels il soit possible de mesurer et d'indiquer des valeurs absolues pour le comportement de transmission et/ou le comportemelt de réflexion d'objets revêtus, quelles que soient les épaisseurs de couche,, et ce aussi bien pour des longueurs d'onde distinctes de la lumière de mesure utilisée que selon les désirs pour un spectre déterminé, par exemple afin de pouvoir représenter les caractéristiques spectrales de l'objet sous forme d'une courbe

avec des valeurs absolues.

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Selon l'invention, un procédé comme défini au-début est caractérisé en ce que: 1.1 on utilise un amplificateur réglable dont le gain G possède une courbe caractéristique linéaire dans un domaine s'étendant d'une certaine valeur à au moins le centuple de cette valeur, avec un écart de tout au plus 2 %, de préférence tout au plus 1 %, en ce que, à des fins d'étalonnage, à chaque longueur d'onde,' 1.2 on forme une première valeur témoin IL a) à la mesure de transmission par la mesure du rayon de lumière de mesure non affaibli ou traversant seulement une lame de verre d'essai non revêtue ou verre d'essai nu et b) à la mesure de réflexion par la mesure du rayon de lumière de mesure réfléchi par un verre d'essai nu à face arrière diffusante, 1.3 on augmente le gain G, avec le verre d'essai nu, jusqu'à ce que la première valeur témoin IL atteigne pratiquement un maximum, 1 4 on mémorise la valeur témoin maximale pour IL et le gain GL correspondant pour le verre d'essai nu dans des mémoires distinctes, 1.5 on forme une seconde valeur témoin I O a) à la mesure de transmission par coupure de l'entrée de l'amplificateur ou par insertion d'un écran dans le rayon de lumière de mesure, et b) à la mesure de réflexion par insertion d'un écran dans le rayon de lumière de mesure, et 1.6 on mémorise la seconde valeur témoin Io, après amplification avec le même gain que la première valeur témoin ILà dans une autre mémoire, de sorte que toutes les grandeurs GL, 'L et I O

sont maintenant mémorisées suivant la longueur d'onde corres-

pondante, en ce que, aux fins de mesure, à chaque longueur d'onde,

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1.7 on forme la valeur de mesure I (transmission T ou réflexion R), on fait lire par un calculateur les valeurs mémorisées pour IL et Ion de même que la valeur pour I, pour déterminer d'abord a) la transmission T absolue selon la relation I Io T * IL ïO et/ou IL -Io b) la réflexion R absolue selon la relation I-Io RL R = oL

I -I R

L O

I est la valeur de mesure de l'objet revêtu, mesurée au photorécepteur, RL est la réflexion du verre d'essai nu et TL est la transmission du verre d'essai nu ou est égale à 1,0 en l'absence d'un verre d'essai, et 1. 9 on fait lire par le calculateur la valeur mémorisée pour GL pour déterminer le gain G variable selon la relation a) G = GL TL pour la transmission b) G = GL RL pour-la réflexion et en ce qu'on amplifie la valeur de mesure I avec le gain G

et on l'indique suivant la longueur d'onde.

Le dispositif photométrique selon l'invention pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé en ce que: 3.1 l'amplificateur possède, pour ce qui concerne son gain, une

courbe caractéristique qui est linéaire dans un domaine s'éten-

dant d'une certaine valeur à au moins le centuple de cette valeur, 3 2 le dispositif comporte un verre d'essai nu, possédant une face arrière diffusante dans le cas de la mesure de réflexion, qui peut être inséré dans la trajectoire du rayon, en vue de la formation d'une première valeur témoin IL pour l'intensité de la lumière de mesure reçue par le photorécepteur, 3 3 le dispositif comporte un écran susceptible d'être inséré dans

la trajectoire du rayon et produisant une extinction pratique-

ment complète de la lumière de mesure tombant sur le photo-

récepteur, en vue de la formation d'une seconde valeur témoin I O

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pour l'intensité de la lumière de mesure reçue par le mtme photorécepteur, 3.4 le dispositif comporte une mémoire distincte pour la première IL et la seconde Io valeur témoin et pour un signal proportionnel au gain, les mémoires pour les deux valeurs témoins, l'ampli- ficateur et la mémoire pour le gain étant précédés d'un organe d'ajustement pour le gain, 3.5 les mémoires pour les deux valeurs témoins et le gain sont

raccordées à un calculateur faisant partie du montage d'exploi-

tation, 3.6 le calculateur présente une correction de réaction menant à l'organe d'ajustement du gain, de manière que le gain soit ajustable en vue de l'obtention d'une valeur maximale pour I et 3 7 le calculateur est conçu de telle manière que la transmission absolue et/ou la réflexion absolue pour le même gain peuvent être déterminées à partir des signaux contenus dans les mémoires pour les première et seconde valeurs témoins, ainsi qu'à partir de la valeur de mesure I, et que les valeurs-de transmission et de réflexion absolues peuvent être déterminées à partir des signaux contenus dans la mémoire pour les gains, en tenant compte des valeurs de transmission et de réflexion pour la première valeur témoin, par multiplication de la valeur de

mesure I par le gain.

Une importance particulière revêt, dans la solution selon l'invention, la courbe caractéristique pour le gain G de l'amplificateur, qui doit être linéaire, avec un écart de tout au plus 2 %, de préférence de tout au plus 1 %, dans un domaine

s'étendant d'une certaine valeur jusqu'au centuple de cette valeur.

Un tel amplificateur peut être formé, par exemple, par utilisation

d'une cellule photoélectrique au silicium qui fonctionne en court-

circuit et d'un amplificateur de blocage stabilisé au quartz Avec un tel dispositif d'amplification, on peut obtenir la linéarité du photomètre dans un domaine s'étendant sur quatre puissances de dix (de 10 à 10 000) avec une erreur inférieure à 1 % (pour cent absolu) L'utilisation d'un tel amplificateur n'est nullement banale, d'autant plus qu'une exigence de linéarité aussi poussée

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n'existait pas avec les procédés de mesure relative appliqués dans le passé et que le besoin d'une telle linéarité n'avait pas été reconnu. Le choix de l'amplificateur est en relation de cause à effet avec la formation de la première valeur témoin I et de la seconde valeur témoin Io, qui pésentent un écart considérable l'une de l'autre, à savoir l'écart maximal possible Les valeurs dites témoins sont des valeurs d'intensité de la partie du rayon de lumière de mesure tombant sur le photorécepteur, partie qui, comme

explicité dans ce qui va suivre, peut varier entre O et 100 %.

Les dites valeurs témoins sont importantes pour l'étalonnage du processus et du dispositif de mesure L'étalonnage

du dispositif est à deux points Dans le cas de la mesure de trans-

mission> pour fixer le premier point d'étalonnage pour IL, soit on ne dispose pas de verre d'essai dans la trajectoire du rayon, de sorte que le rayon de lumière de mesure n'est pas affaibli et que son énergie au photorécepteur équivaut à IL = 100 %, soit on introduit un verre d'essai nu dans la trajectoire du rayon En raison de l'indice de réfraction connu du verre d'essai employé, on obtient une transmission définie, par exemple IL = 92 % pour un indice de réfraction N = 1,5 Pour la mesure de réflexion, on emploie un verre d'essai nu, mais dont la face arrière a été rendue

rugueuse, afin que la lumière y soit réfléchie de façon diffuse.

Il suffit donc de tenir compte de la réflexion sur une face A partir de l'indice de réfraction connu du verre d'essai,

on peut de nouveau calculer le coefficient de réflexion, correspon-

dant à 4,2 % par exemple pour un indice de réfraction de N 1,5.

La seconde valeur témoin I O se rapporte également à une intensité de la lumière tombant sur le photorécepteur, mais qui est beaucoup plus faible et voisine de O dans le cas le plus favorable Pour obtenir la seconde valeur témoin I 0, on relie l'entrée de l'amplificateur à la masse à la mesure de transmission, ou alors on introduit un écran dans la trajectoire-du rayon A la mesure de réflexion, en revanche, seule l'insertion d'un écran dans le rayon de lumière de mesure est envisageable L'écran dont il est question ici est un corps opaque qui ne laisse passer et/ou ne

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réfléchit aucune lumière Dans le cas le plus simpln, il s'agit d'une plaque noire à surface mate qui est montée mobile Afin de supprimer tout reste de réflexion, il est avantageux de donner en plus à la plaque noire une forme en coin pour que l'une de ses faces au moins soit inclinée par rapport à la trajectoire

du rayon.

Il ressort de ce qui précède que les valeurs

témoins IL et Io présentent un écart considérable l'une de l'autre.

Cet écart peut encore être accru et il peut être exploité dans le sens d'une indication aussi précise que possible des valeurs de mesure lorsque le gain GL de l'amplificateur concernant-le verre d'essai nu est accru jusqu'à ce que la première valeur témoin I atteigne pratiquement un maximum Cela signifie que la première valeur témoin IL doit être aussi grande que possible mais sans

que l'amplificateur arrive en saturation.

L'invention est basée sur le fait que deux points fixent une droite En raison de l'écart entre la première et la seconde valeur témoin, la linéarité requise ne peut être obtenue

qu'avec un amplificateur qui possède les propriétés indiquées.

Grfce à la mise en mémoire des grandeurs GLà L et suivant la longueur d'onde correspondante, éventuellement sous

forme d'une courbe en fonction de la longueur d'onde, un calcula-

teur peut lire à tout instant les valeurs concernées et les combiner

mathématiquement, par des opérations mathématiques d'un micro-

processeur, avec la valeur de mesure I de l'objet revêtu ou en

cours de revêtement Alors que ce qui précède concerne l'étalon-

nage du dispositif, la partie suivante de la description porte

sur la formation de la valeur de mesure finale Après l'étalon-

nage, les valeurs pour IL (rendues chacune aussi grande que pos-

sible) et pour I O sont mémorisées suivant la longueur d'onde -

et il en va de même avec les valeurs de gain GL pour le verre d'essai nu Il va de soi que le gain GL n'est nullement constant sur l'ensemble du spectre On constate au contraire que le gain présente un minimum au milieu du domaine spectral de la lumière visible de la source de lumière de mesure, à cause du fait que l'intensité spectrale de la source présente un maximum à cet

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endroit Lorsque la première valeur témoin IL est ajustée à une

valeur maximale, ce qui est réalisé automatiquement par le calcula-

teur du montage d'exploitation, on obtient certes, pour l'essen-

tiel, une constance des valeurs pour IL mais en aucun cas pour GL

Ceci est illustré également par un diagramme dans la description

détaillée. La combinaison mathématique s'effectue comme suit pour la transmission absolue T I I TL (comme nombre non dénommé entre O et 1)

L O

ou alors pour la réflexion absolue R R I (comme nombre non dénommé entre O et 1) 1 L O o

I = la valeur de mesure de l'objet revêtu, mesurée au photo-

récepteur, RL = la réflexion du verre d'essai nu, calculée à partir de l'indice de réfraction connu, et T = la transmission du verre d'essai nu, calculée à partir de l'indice de réfraction connu ou, en l'absence d'un verre

d'essai 1,0.

A la suite des opérations mathématiques décrites, effectuées automatiquement par le calculateur, celui-ci lit la ou les valeurs mémorisés pour GL et établit le gain G variable sur la base des relations suivantes pour la transmission

G = GL TL

et pour la réflexion

G GL R

Ensuite, la valeur de mesure I est amplifiée ou multipliée dans le calculateur par le gainéG correspondant et représentée suivant la longueur d'onde Il s'agit ici de valeurs de transmission T absolues et de valeurs de réflexion R absolues

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qui peuvent être visualisées par un écran sous forme d'un graphique ou par une imprimante ou un système d'affichage numérique sous forme de nombres Les valeurs et les courbes en question sont telles quelles entièrement significatives pour les caractéristiques optiques de l'objet concerné et ne demandent des mesures comparas

tives d'aucune sorte sur des modèles ou des opérations supplémen-

taires semblables.

Cela est seulement possible, comme déjà mentionné, grace à l'utilisation d'un amplificateur adéquat, lorsque les

signaux à la sortie du photorécepteur et le gain de l'amplifica-

teur sont en relation linéaires dans un domaine s'étendant d'une

valeur x jusqu'à une valeur x multiplié par 10 ou 10 Le pro-

cédé procure une très grande définition des résultats des mesures, supérieure à 170 o pour la mesure de réflexion, Il n'est pas indispensable de mémoriser également

la valeur de mesure I de l'objet revêtu, mesurée au photorêcepteur.

Après étalonnage du dispositif, il est parfaitement possible de transformer la valeur de mesure I immédiatement, par les opérations mathématiques mentionnées, et de l'afficher Il est toutefois très avantageux de mémoriser la valeur de mesure I aussi dans une mémoire,

de sorte qu'elle peut être lue et utilisée pour différentes opéra-

tions mathématiques, également par la suite.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un

exemple de mise en oeuvre non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif photométrique selon l'invention en combinaison avec une installation de revêtement sous vide; la figure 2 montre schématiquement les parties

essentielles de la figure 1 en combinaison avec le montage d'exploi-

tation et un dispositif de visualisation; la figure 3 est une représentation graphique des relations entre les première et seconde valeurs témoins et le gain avec le verre d'essai nu, en fonction de la longueur d'onde; et

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la figure 4 est une représentation graphique de la relation entre la valeur de mesure de l'objet revêtu, mesurée

au photorécepteur, et les valeurs absolues de transmission res-

pectivement de réflexion indiquées par le dispositif d'indication, également en fonction de la longueur d'onde. La figure 1 représente une installation de revêtement

sous vide 1, pouvant être constituée par une installation de vapori-

sation sous vide ou par une installation de pulvérisation cathodique.

Les sources pour fournir le matériau de revêtement (évaporateur ou cathodes de pulvérisation) ne sont pas représentées; elles font partie de l'état de la technique L'installation de revêtement sous vide comporte une chambre à vide 2 qui est pourvue de fenêtres 3 et 4 laissant passer la lumière A l'intérieur de la chambre à vide 2 est disposé un verre d'essai 5, initialement encore non revêtu ou nu, qui doit être considéré comme l'objet à mesurer et qui figure ici une multitude d'objets à mesurer susceptibles d'être revêtus simultanément ou l'un après l'autre dans la chambre à vide les mesures peuvent être effectuées dans la pratique sur les supports

ou substrats des couches ou alors sur une lame de verre d'essai.

Comme le processus de revêtement est le plus souvent surveillé

dans la pratique au moyen de verres d'essai, la présente description

utilise également un tel verre Le dispositif généralement prévu

dans la-région du verre d'essai pour tenir le support devant rece-

voir la couche n'est pas représenté.

Une source de lumière 6, installée à l'extérieur de la chambre à vide 2, dirige un rayon concentré de lumière de mesure 7 en direction des fenêtres 3 et 4 Le rayon lumineux de mesure 7 suit une trajectoire 8 dans laquelle est disposé, pour commencer, sous 450, un miroir semi- transparent 9 Ce miroir est suivi sur la trajectoire 8 par une lentille de concentration 10 Pour une mesure

de réflexion, il est essentiel que la fenêtre 3 soit montée oblique-

ment, de manière qu'aucune lumière ne soit renvoyée dans la tra-

jectoire 8 par la fenêtre 3.

Derrière la fenêtre 3, le rayon 7 tombe sur le verre d'essai 5 o (initialement) une petite partie seulement de la lumière de mesure est renvoyée comme rayon de lumière d'essai réfléchi 7 a

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jusqu'au miroir semi-argenté 9 Il s'agit en l'occurence d'une mesure de réflexion Le verre d'essai 5 possède à cet effet une face avant

plane 5 a mais une face arrière 5 b qui a été rendue rugueuse ou dif-

fusante, afin que seule la lumière réfléchie par la face avant 5 a soit renvoyée au miroir 9.

Le miroir 9 change de 90 la direction du rayon lumi-

neux résiduel 7 a pour l'envoyer à un monochromateur réglable 11.

Celui-ci laisse seulement passer, en direction d'un photorécepteur 12, la partie du rayon 7 a ayant la longueur d'onde sur laquelle il est réglé Il s'agit dans cet exemple d'un photorécepteur au silicium, dont la sortie est raccordée à travers un montage d'exploitation

non représenté à un dispositif d'indication 13.

Dans le dispositif représenté, il importe que le rayon lumineux de mesure 7 tombe absolument à angle droit sur le verre d'essai 5 car tout écart d'un tel angle d'incidence entralne des conditions incontrôlables en ce qui concerne le comportement

de réflexion.

Pour un observateur placé du côté de la source de

lumière 6, il se trouve derrière la fenêtre 4 un autre monochroma-

teur 14, ayant la même fonction que le monochromateur Il Les mono-

chromateurs utilisables pour la mise en oeuvre de l'invention peuvent être des filtres d'interférence, des filtres d'interférence dégradés ou des monochromateurs à réseau La longueur d'onde passante d'un filtre d'interférence dégradé et d'un monochromateur à réseau peut

être variéeà l'aide d'un moteur pas à pas, lequel n'est pas repré-

senté ici pour simplifier le dessin.

Ce qui reste du rayon lumineux de mesure derrière le verre d'essai 5 est représenté par la ligne en pointillé 7 b Il s'agit dans ce cas d'une mesure dite de transmission, c'est-à-dire d'une mesure pendant laquelle la partie de la lumière de mesure que

le verre d'essai 5 a laissé passer arrive à travers le monochroma-

teur 14 comme lumière de longueur d'onde déterminée au photo-

récepteur 15, qui est de même nature que le photorécepteur 12 et dont la sortie est raccordée à travers un montage d'exploitation

non représenté à un dispositif d'indication 16 -

Pour la mesure de transmission, le verre d'essai 5 possède deux faces planes, c'est-à-dire lisses Comme mentionné au

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début, le verre d'essai peut également être omis lors de l'opération

d'étalonnage pour la mesure de transmission, de sorte que le photo-

récepteur 15 reçoit dans ce cas une fraction de lumière plus grande

de quelques pour cent.

La figure 1 représente en outre deux écrans 17 a et 17 b, dont l'un seulement est utilisé à chaque fois Pour éviter

des mesures fausses, ces écrans doivent être montés, en cas d'uti-

lisation d'une fenêtre 3 montée obliquement, soit comme l'écran 17 a, c'est-à-dire entre la lentille 10 et la fenêtre 3, soit comme l'écran 17 b directement devant le verre d'essai 5, c'est-à-dire entre la fenêtre 3- et le verre 5 Les écrans doivent être installés à ces endroits parce qu'une réflexion s'effectue non seulement sur le verre, ou sur l'objet à mesurer, mais aussi sur la lentille,

laquelle ne peut pas être montée obliquement -

Pour la mesure de la seconde valeur témoin Io, on introduit l'un des deux écrans 17 a, 17 b comme indiqué par les flèches dans la trajectoire 8 du rayon, de sorte que le rayon de lumière de mesure est pratiquement occulté Comme déjà mentionné dans ce qui précède, les écrans sont formés de préférence-d'une plaque noire mate, de préférence en forme de coin, ce qui provoque une absorption

maximale de lumière.

Sur la figure 2, des parties identiques à celles de la figure 1 sont désignées par les mêmes références Les sorties

des deux photorécepteurs 12 et 15 sont connectées à un commutateur 18.

La position représentée de ce commutateur correspond à une mesure de réflexion; une mesure de transmission au moyen du photorécepteur 15 peut être effectuée après commutation à l'autre position Une ligne 19 relie le commutateur 18 à un amplificateur réglable 20 qui possède les caractéristiques décrites dans ce qui précède Pour l'ajustement d'un gain GL défini, l'amplificateur 20 est précédé, dans une ligne 21, d'un-organe d'ajustement 22, dont la sortie est

reliée en outre par une ligne 23 à une mémoire 24 pour la mémorisa-

tion du gain GL déterminé, avec le verre d'essai nu (ou en l'absence de verre d'essai), lors de la maximisation décrite plus haut de la

première valeur témoin \.

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Une ligne 29 relie la sortie de l'amplificateur 20 à un commutateur 26 dont les sorties sont reliées par des lignes 27,

28 et 29 à des mémoires 30, 31 et 32 La mémoire 30 sert à la mémo-

risation de la première valeur témoin IL 2 trouvée avec le gain maximal possible sans que l'amplificateur entre en saturation La mémoire 31 sert à la mémorisation de la seconde valeur témoin Io, obtenue à l'aide d'un écran (ou, ce qui revient au même, par la mise à la masse de l'entrée de l'amplificateur) et amplifiée avec le même gain GL que la première valeur témoin IL La mémoire 32 sert à la mémorisation de la valeur de mesure I proprement dite

de l'objet revêtu, telle qu'elle a été mesurée au photorécepteur.

Toutes les mémoires 24, 30, 31 et 32 sont reliées par des lignes correspondantes à un montage d'exploitation 33, dans lequel est prévu un calculateur non représenté effectuant

les opérations mathématiques décrites.

Une ligne de pilotage 34 relie le montage d'exploita-

tion 33 aux deux monochromateurs 1 l et 14, soit pour l'ajustement de cesderniersà une longueur d'onde déterminée, soit pour leur pilotage en vue du balayage d'un spectre déterminé de longueurs d'onde Une ligne de réaction 34 pour le gain mène à l'organe d'ajustement 22 Ainsi, le montage d'exploitation 33 peut agir en sorte que le gain soit ajusté si haut que la première valeur témoin IL atteigne une valeur encore juste admissible avant que

l'amplificateur 20 n'entre en saturation.

Le montage d'exploitation 33 est relié par une ligne 36 à un dispositif d'indication 13 qui est représenté ici comme un écran de visualisation mais qui pourrait être aussi bien être

constitué par un enregistreur, une imprimante ou un afficheur numé-

rique, par exemple lorsqu'il ne s'agit que d'indiquer une seule

valeur de mesure A une longueur d'onde donnée.

Sur la figure 3, la longueur d'onde x est représentée en abscisses, tandis que la première et la seconde valeur témoin ainsi que le gain GL sont représentés en ordonnées Le diagramme ne comporte pas de graduations car il sert uniquement à illustrer le principe de mesure On voit que la courbe 36 pour la première valeur témoin I IL élevée par une amplification adéquate reste

12545 sensiblement horizontale La courbe 37 pour la seconde valeur témoin I

présente une allure semblable Par contre, la courbe 38 pour le gain Greprésentant-le gain qui doit être ajusté pour obtenir les valeurs maximales possibles pour ILI présente une allure totalement différente et en particulier un minimum net-

tement accentué.

Sur la figure 4, la longueur d'onde est de nouveau représentée en en abscisses, tandis que la valeur de mesure I mesurée à la sortie du photomètre avec un verre d'essai portant une couche de revêtement, de même que les valeurs absolues de transmission et de réflexion sont représentées en ordonnées La courbe 39 symbolise la variation spectrale de la valeur de mesure I; bien que cette courbe fasse ressortir la dépendance spectrale de la réflexion ou de la transmission, il ne s'agit ici que de valeurs relatives permettant seulement une évaluation globale des résultats

du processus de revêtement Cependant, grâce aux opérations mathé-

matiques décrites dans ce qui précède, la dépendance spectrale des

valeurs de transmission T respectivement de réflexion R est indi-

quée comme des valeurs absolues par une courbe 40 Bien que la courbe 40 ressemble à la courbe 39, en raison du gain variable (courbe 38 sur la figure 3), elle a été corrigée en conséquence; en d'autres termes, la courbe 39 est "déformée" par rapport à la

courbe 40 des valeurs absolues.

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Claims (4)

REVENDICATIONS

1 Procédé pour mesurer et régler l'épaisseur de couches

ayant un effet optique, de préférence de couches transparentes, pen-

dant leur formation sur des supports dans des installations de revête-

ment Bous vide, par détermination' d'au moins une valeur de comparaison ou valeur témoin et d'au moins une valeur de mesure pour le comporte- ment de transmission et/ou le comportement de réflexion de-l'objet revêtu, avec utilisation d'un rayon de lumière de mesure, d'un monochromateur, d'un récepteur photoélectrique, d'un amplificateur et d'un montage d'exploitation, caractérisé en ce que: 1 1 on utilise un amplificateur réglable dont le gain G possède une courbe caractéristique linéaire dans un domaine s'étendant d'une certaine valeur à au moins le centuple de cette valeur, avec un écart de tout au plus 2 %, de préférence tout au plus 1 %> en ce que, à des fins d'étalonnage, à chaque longueur d'onde, 1. 2 on forme une première valeur témoin I a) à la mesure de transmission par la mesure du rayon de lumière de mesure non affaibli ou traversant seulement une lame de verre d'essai non revêtue ou verre d'essai nu et b) à la mesure de réflexion par la mesure du rayon de lumière de mesure réfléchi par un verre d'essai nu à face arrière diffusante, 1.3 on augmente le gain G, avec le verre d'essai nu, jusqu'à ce que la première valeur témoin IL atteigne pratiquement un maximum, 1.4 on mémorise la valeur témoin maximale pour IL et le gain GL correspondant pour le verre d'essai nu dans des mémoires distinctes, 1 5 on forme une seconde valeur témoin I O a) à la mesure de transmission par coupure de l'entrée de l'amplificateur ou par insertion d'un écran dans le rayon de lumière de mesure, et b) à la mesure de réflexion par insertion d'un écran dans le rayon de lumière de mesure, et

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1.6 on mémorise la seconde valeur témoin Io, après amplification avec le même gain que la première valeur témoin IL, dans une autre mémoire, de sorte que toutes les grandeurs GL % et Io

sont maintenant mémorisées suivant la longueur d'onde corres-

pondante en ce que, aux fins de mesure, à chaque longueur d'onde, 1.7 on forme la valeur de mesure I (transmission T ou réflexion R), on fait lire par un calculateur les valeurs mémorisées pour I Let Io, de même que la valeur pour I, pour déterminer d'abord a) la transmission T absolue selon la relation T Io TL et/ou

L O

b) la réflexion R absolue selon la relation

I I O RA

R = I o

L O

I est la valeur de mesure de ltobjet revêtu,_mesurée au photorécepteur, RL est la réflexion du verre d'essai nu et T est la transmission du verre d'essai nu ou est-égale à L 1,0 en l'absence d'un verre d'essai, et 1.9 on fait lire par le calculateur la valeur mémorisée pour GL pour déterminer le gain G variable selon la relation a) G = GL TL pour la transmission b) G = GL RL pour la réflexion et en ce qu'on amplifie la valeur de mesure I avec le gain G

et on l'indique suivant la longueur d'onde.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de mesure I est également mémorisée dans une mémoire et est lue par le calculateur pour être utilisée dans l'opération

mathématique selon la partie 1 7 de la revendication 1.

3 Dispositif photométrique pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant une source de lumière pour l'émission d'un rayon de lumière de mesure, un monochromateur,

un récepteur photoélectrique, un amplificateur et un montage d'exploi-

tation précédent une sortie pour un dispositif d'indication et/ou

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un circuit de régulation, caractérisé en ce que: 3.1 l'amplificateur ( 20) possède, pour ce qui concerne son gain, une

courbe caractéristique qui est linéaire dans un domaine s'éten-

dant d'une certaine valeur à au moins le centuple de cette valeur, 3.2 le dispositif comporte un verre d'essai ( 5) nu, possédant une face arrière diffusante dans le cas de la mesure de réflexion, qui peut être inséré dans la trajectoire ( 8) du rayon, an vue de la formation d'une première valeur témoin IL pour l'intensité de la lumière de mesure reçue par le photorécepteur ( 12, 15), 3.3 le dispositif comporte un écran ( 17 a, 1 7 b) susceptible d'être inséré dans la trajectoire ( 8) du rayon et produisant une extinction pratiquement complète de la lumière de mesure tombant sur le photorécepteur ( 12, 15), en vue de la formation d'une seconde valeur témoin Io pour l'intensité de la lumière de mesure

reçue par le même photorécepteur, -

3.4 le dispositif comporte une mémoire distincte ( 30, 31, 24) pour la première IL et la seconde I O valeur témoin et pour un signal proportionnel au gain, les mémoires ( 30, 31) pour les deux valeurs témoins, l'amplificateur ( 20) et la mémoire ( 24) pour le gain étant précédés d'un organe d'ajustement ( 22) pour le gain, 3.5 les mémoires ( 30, 31, 24) pour les deux valeurs témoins et le gain sont raccordées à un calculateur faisant partie du montage d'exploitation ( 33), 3.6 le calculateur présente une connexion de réaction menant à l'organe d'ajustement du gain ( 22), de manière que le gain soit ajustable en vue de l'obtention d'une valeur maximale pour L et 3 7 le calculateur est conçu de telle manière que la transmission absolue et/ou la réflexion absolue pour le même gain peuvent être déterminées à partir des signaux contenus dans les mémoires ( 30, 31) pour les première et seconde valeurs témoins, ainsi qu'à partir de la valeur de mesure 1, et que les valeurs de transmission et de réflexion absolues peuvent être déterminées à partir des signaux contenus dans la mémoire ( 24) pour les

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-18 gains GLI en tenant compte des valeurs de transmission et de réflexion pour la première valeur témoin, par multiplication

de la valeur de mesure I par le gain.

4 Dispositif photoélectrique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une mémoire supplémentaire ( 32) pour la valeur

de mesure I est disposée entre l'amplificateur ( 20) et le calcula-

teur ( 33).

Dispositif photoélectrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le montage d'exploitation ( 33) est connecté par une ligne de pilotage ( 34) au monochromateur ( 11, 14), de telle manière que, au choix, une longueur d'onde déterminée de la lumière de mesure est ajustable ou un balayage peut être effectué sur un

spectre choisi.