17.12.2011
Das nationale Normal für spektrale Transmission und Reflexion (NanoTrans und NanoRef) wurde nach Aufgabe des alten Messplatzes vollständig neu erstellt. Die weiterentwickelte Apparatur (Abb. 1) besteht nun aus drei Teilen. Der zentrale Teil wird von der Quellen/Monochromator-Einheit (I) gebildet, dessen Hauptgerät ein Doppelmonochromator mit Brennweite f = 500 mm ist (Öffnungsverhältnis f/6, 8 Gitterpaare im Wellenlängenbereich 200 nm bis 20 µm). Dieser speist einen permanenten Aufbau zur Messung des spektralen Transmissionsgrades im Wellenlängenbereich von 200 nm bis etwa 2,4 µm (II). In einem leicht konvergenten Strahlengang (Divergenz ca. h = 4°, ν = 2°) sollen mit einem Messfeld von 18 mm x 2,5 mm oder kleiner vornehmlich küvettenartige Filter kalibriert werden. Es können jedoch auch größere Objekte mit Abmessungen bis etwa 100 mm x 90 mm untersucht werden. Dabei kann insbesondere die Bestimmung der ortsabhängigen Homogenität des spektralen Transmissionsgrades mit einer Auflösung von bis zu 5 µm erfolgen. Durch die wahlweise Verwendung eines Empfängersystems mit integrierender Kugel bei voller Zugänglichkeit des Messtrahls ist auch die Untersuchung von prismatischen Proben, die eine leichte Strahlablenkung aufweisen, möglich.
Abb. 1: Referenzapparatur für spektrale Transmissions- und Reflexionsmessungen
Teil III der Apparatur stellt die volle Flexibilität für unterschiedlichste Aufbauten zur Verfügung, die schon den bisherigen Messplatz ausgezeichnet hat. In einem achteckig ausgelegten Messraum von etwa 1,5 m Durchmesser sind sowohl Reflexions- als auch Transmissionsmessungen an Objekten verschiedenster Größe möglich. Im Standardreflexionsaufbau zur Kalibrierung von Spiegeln steht ein leicht konvergenter Strahl (Divergenz ca. h = 3°, ν = 1,5°) zur Verfügung, es können jedoch durch Variation der Strahlformung auch parallele oder konvergente Strahlengänge realisiert werden, bei denen z.B. der Austrittsspalt des Monochromators auf die Probe abgebildet wird. Für die Messungen wird standardmäßig ein Dreiachsenprobenmanipulator (Ortsauflösung < 1 µm) verwendet, der je nach Anwendung um bis zu drei hochpräzise Rotationsachsen erweitert werden kann. Mit einem im Halbraum einsetzbaren Detektionsarm und einem Probenrotationsmotor (Winkelauflösung jeweils < 0.001°) ist damit die hochgenaue Untersuchung sowohl der regulären Reflexion als auch derjenigen von „Offaxis“- oder irregulären Streuverteilungen (Abb. 2) möglich.
Abb. 2 Reflexionsverteilung einer strukturierten Probe im kohärenten Probenstrahl
Die bislang verwendeten Signalquellen (Halogen-, Deuterium-, Spektrallampen, Wärmestrahler, FIR-Diodenlaser) wurden durch spezielle Quellen mit hoher Brillianz erweitert. So können nun im Wellenlängenbereich 450 nm bis 2200 nm eine Superkontinuumsquelle mit einer Strahlungsleistung von deutlich mehr als 2 mW/nm und eine lasergetriebene Entladungsquelle im UV eingesetzt werden. Diese Quellen sollen 2012 in den regulären Messbetrieb integriert werden. Zusätzliche Eintrittsöffnungen der Probenkammer erlauben aber auch die Einstrahlung von speziellen Strahlquellen, z.B. von Lasern oder eingestellten Breitbandstrahlern, zur spektral schmal- oder breitbandigen Vermessung der Reflexions- oder Transmissionseigenschaften optischer Proben
Abb. 3 Linearitätsmessung an einem Si-Dioden/Kugel-Empfänger
Nach Fertigstellung der mechanischen Aufbauten werden nachfolgend die verschiedenen Komponenten des Referenzmessplatzes (Abb. 3) sowie die Messsoftware evaluiert. Ein regulärer Messbetrieb ist nach den erfolgreichen internen Vergleichsmessungen z.Z. mit dem Transmissionsaufbau möglich, die ersten Reflexionsmessungen können im Laufe des Dezember 2011 durchgeführt werden. Vorbereitungen für den internationalen Schlüsselvergleich CCPR K6 „Regular Transmittance“ laufen.