manufacturer :       Leybold

model :                   OMS 3000/M

annotation :           Dokumente engl.

Das Gerät besteht im wesentlichen aus:

• dem optomechanischen Teil OMS 3000 M (Einschub mit Chopper, Lampe, Monochromator, Detektor, usw.)
• dem elektronischen Teil OMS 3000 E (Anzeige, Bedienung und Signalaufbe­reitung)
• den Durchführungen am Rezipienten mit den Lichtleitern

Was das OMS 3000 alles ermöglicht

Optisch wirksame dünne Schichten neh­men in industriellen Prozessen sowie im gesamten Bereich der Hochtechnologie ständig an Bedeutung zu.

Je nach Anwendung benötigt man dafür sehr spezielle Schichten bzw. Schichtsyste­me, die genau definierte Aufgaben zu er­füllen haben, z. B. hinsichtlich:

• Transmission
• Reflexion
• Absorption
• Streuung
• Temperatur- und Feuchtigkeitsbe­ständigkeit
• Abrieb- und Haftfestigkeit etc.

Optische Schichten und Schichtsysteme von nur wenigen nm Dicke, wie sie z.B. für Strahlteiler, Konversions-, Kanten-, Band­paßfilter und Wärmeschutzschichten, sowie Kaltlicht- und Laserspiegel benötigt werden, müssen äußerst präzise hergestellt werden.

Die hohen Anforderungen, die heute an leistungsfähige Produkte in der Lasertech­nik oder Präzisionsoptik gestellt werden, sind nur mit hochgenauen optischen Meß­methoden während der Herstellung einzu­halten. Neben einer hohen nutzbaren Sig­nalauflösung über einen weiten Meßbe­reich sind Reproduzierbarkeit, extreme Langzeitstabilität sowie ein hoher Bedie­nungskomfort Kriterien für ein optisches Monitorsystem. Ein einfaches Lichtmeß­gerät mit Wechselstromverstärker erfüllt diese Bedingungen nicht.

Deshalb hat die LEYBOLD AG das OMS 3000, ein neues computergesteuertes Pro­zeßfotometer entwickelt. Es gestattet eine hochgenaue Schichtdickenabschaltung bei der Herstellung von optisch wirksamen Schichten durch Messung von Reflexion oder Transmission eines Testglases oder eines Substrates während der Beschich­tung.

Hauptvorteile

• Langzeitstabiles Fotometer
• Einfache Wartung
• Zweistrahlprinzip mit flexiblen Licht­leiteroptiken
• Hohe Signalauflösung
• Optimale Einstellung des Verstär­kungsgrades sowie Kalibrierung auf Reflexion und Transmission erfolgt automatisch
• Meßwertanzeige in Prozent "Trans­mission" und "Reflexion" mit einer Auflösung von 0,01 bzw. 0,001 %
• Der Bediener programmiert die ver­fahrenstechnisch relevanten Daten
• Die daraus resultierenden Geräteparameter werden automatisch ermittelt
• Die erwartete Fotometerkurve wird vorausberechnet und analysiert
• On-line durchgeführte Triggerpunkt­korrektur
• Alle gebräuchlichen Monitorstrategien werden vom OMS 3000 voll unterstützt
• Bewegte Substrate können im intermittierenden Betrieb gemessen werden
• Bei Einzelschicht-Messung wird die Materialbrechzahl beim Durchfahren des a/4-Extremwertes automatisch er­mittelt und angezeigt
• Zwischen den Schichten können die spektralen Reflexions- bzw. Transmis­sionskurven bestimmt werden.

Wo das OMS 3000 eingesetzt wird

Anwendungsgebiete

Mit dem OMS 3000 können Reflexions- und Transmissionsmessungen durchgeführt werden.

Ein Hauptanwendungsgebiet ist die Online Prozeßmessung aufwachsender optischer Schichten. Die Messung auf stationären Substraten ist ebenso möglich wie die intermittierende Messung auf rotierenden Substraten. Eine ausgereifte Monitorsoftware gewährleistet dabei eine zuverlässige automatische Schichtdickenabschaltung. Die Berechnung der Abschaltbedingungen erfolgt ebenso automatisch wie die Optimierung der Geräteparameter (Verstärkung, Zeitkonstante, etc.).

Eine Online durchgeführte Triggerpunktkorrektur sorgt für eine hohe Schichtgenauigkeit und hervorragende Reproduzierbarkeit.

Ein im Standardgerät integrierter, schrittmotorgesteuerter Monochromator ermöglicht die präzise Messung von kompletten Reflexions- oder Transmissionsspektren. Damit ergeben sich folgende Anwendungsgebiete:

• Vergleichsmessungen von Spektren an Luft und im Vakuum. Die Darstellung der Kurve kann über einen Plotter mit HP-Standardprotokoll erfolgen (über Schnittstellle RS 232 C).
• Messung der Spektralkurven zwischen den einzelnen Schichten. Mit den daraus resultierenden Daten können Optimierungsrechnungen durchgeführt werden. Hierzu kann das OMS 3000 über eine RS 232 C Schnittstelle mit einem PC kommunizieren.
• Qualitätskontrolle in der Fertigung. Die gemessenen Spektralkurven können - z.B. zur Überprüfung der Spezifikation - mit einem PC verarbeitet werden.
• Schichtkontrolle und -überwachung in Durchlaufanlagen.Die Langzeitstabilität des Gerätes fördert einen solchen kontinuierlichen Dauerbetrieb.
• Für Reflexionsmessungen an bewegten Substraten steht eine Integrations­Kugel mit speziellem Meßkopf zur Ver­fügung.

Meßprinzip:

Das OMS 3000 ist ein Zweistrahl-Fotome­ter mit Lock-in-Technik. Um auch unzu­gängliche Meßpositionen abdecken zu kön­nen, werden zur Lichtübertragung Lichtlei­ter eingesetzt.

Abb. 1.1: Zweistrahl-Meßprinzip mit Faseroptik

1 Rezipient

2 Durchführung

3 Lichtleiter

4 Chopper

5 Lampe

6 Lichtschranken

7 Chopper-Motor

8 Schritt-Motor (für Monochromator)

9 Gitter-Monochromator

10 Detektor

Es können Transmissions- und Reflexions-Messungen sowohl intermittierend als auch stationär durchgeführt werden.

Technische Daten

Optische Daten

Lichtquellen

Halogenlampe, 12V/50W, Lebensdauer ca. 1000 Betriebsstunden, nutzbarer Wellen­längenbereich 400-2400 nm Deuteriumlampe (noch nicht verfügbar), 30W, Lebensdauer ca. 1500 Betriebs­stunden, nutzbarer Wellenlängenbereich 200-400 nm

Gitter-Monochromatoren Schrittmotor-gesteuerter Monochromator unterteilt in 6 Meßbereiche

Typ                               Blockfilter Wellenlängenbereich

SMC 1-02 -                   200-400 nm

SMC 1-03 -                   400-800 nm

SMC 1-04 -                   450-900 nm

SMC 1-04 RG 610      600-1100 nm

SMC 1-05 Si                 1000-1800 nm

SMC 1-06 Ge               1700-2400 nm

Lineare Dispersion (Standard)

4,5 nm/mm im UV-Bereich, 6 nm/mm im VIS-Bereich, 10 bis 30 nm/mm im NIR­Bereich

Detektor

Silizium (Standard), nutzbarer Wellenlängenbereich 400-1100 nm; Bleisulfid (optional), nutzbarer Wellenlängenbereich 1100-2400 nm; Fotomultiplier (noch nicht verfügbar) (optional), nutzbarer Wellenlängenbereich 200-900 nm

Lichteinkopplung

Lichtleiter, Faserbündel, Ø 2,3 mm, NA= 0,22, Öffnungswinkel = 25,5°,

Meßbereich: UV-Faser: 200-1200 nm, NIR­Faser: 400-2400 nm

Optische Durchführung mit Einkoppeloptik

Auf Anfrage

Signalauflösung

0,01 % bezogen auf 100 % R oder T bei R oder T > 10 %

0,001 % bezogen auf 100 % R oder T bei R oder T < 10 %

Rausch/Signal-Verhältnis

Abhängig vom Wellenlängenbereich und anlagenseitiger Signalausbeute Standard wie Signalauflösung

Langzeitstabilität

1 % pro Woche, gerätebedingt

Chopperfrequenz 13 Hz

Schnittstellen

Dateneingabe Tastatur mit 8 Tasten

Anzeige 5"-Monitor

Host-Anschluß

RS 232 C und Multibus-kompatible Bus-Schnittstelle

Schreiberausgänge

0 - 10 V entsprechend 0 - 100 % R oder T 0 - 10 V mit programmierter Auflösung

Externe Ansteuerung

Parallele Schnittstelle mit drei potential­freien digitalen Eingängen und vier potentialfreien digitalen Ausgängen zur Einbindung in eine "nichtintelligente" Automatik

Elektrische Versorgung

                                    OMS 3000 M                 OMS 3000 E

Spannung                    220 V ± 10 %                 220 V ± 10 %

Frequenz                     50/60 Hz                         50/60 Hz

Leistungsaufnahme     150 VA                            70 VA

Abmessungen

                                    OMS 3000 M                 OMS 3000 E

Höhe                            265 mm                          133 mm

Breite                           325/295 mm                   450 mm

Tiefe                             500 mm                          350 mm

Gewicht                       23 kg                              8 kg