Applikationsfeld / Industriezweig:

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1 Applikationsfeld / Industriezweig: Chemie / Polymerindustrie Elektronik Energie Ernährung / Landwirtschaft Geologie / Bergbau Halbleiter-Technologie Klinische Chemie / Medizin / Hygiene / Gesundheitswesen Kosmetik Materialanalyse Metallurgie / Galvanik Pharmazie Raffinerien / Petrochemie Umwelt / Wasser /Abfall Andere

2 Kurzapplikation UV VIS Schichtdicken- und Transmissionsmessung von Folien im SPECORD 250 Plus Im SPECORD 250 Plus ist ein vorzerlegendes Gitter vor dem eigentlichen Monochromator angeordnet. Durch diese Vorzerlegung des Lichtes wird zum einen auftretendes Streulicht deutlich verringert. Zum anderen ist der Messbereich bis Absorption 4 im Bereich bis 900 nm erweitert, d.h. Transmissions- und Reflexionsmessungen können mit höherer Empfindlichkeit durchgeführt werden. Schichtdickenmessung mit den Reflexionsmesseinsatz mit variablem Winkel Mit dem Reflexionsmesseinsatz mit variablem Reflexionswinkel lassen sich Schichtdicke und Brechzahl einer festen Probe bestimmen. Hierzu werden Reflexionsmessungen mit unterschiedlichen Reflexionswinkeln in einem definierten Wellenlängenbereich vorgenommen. Vor der Probenmessung wurde eine Referenzmessung mit einem hochreflektierenden Spiegel durchgeführt. Für die Berechnung der Schichtdicke wurde eine spezielle Software verwendet. Diese Software ist zur Messung dünner, transparenter Schichten im Bereich von 1 bis 200 µm optischer Schichtdicke einsetzbar. Gemessen werden die durch Reflexion von weißem Licht an Schichten entstehenden Interferenzspektren. Diese Interferenzspektren sind abhängig von der geometrischen Schichtdicke und dem Brechungsindex. Berechnet wird die optische Schichtdicke, das Produkt aus geometrischer Schichtdicke und Brechungsindex. Eine höhere Genauigkeit wird erreicht, wenn eine vorhandene Dispersion bekannt ist und anhand der Cauchy-Koeffizienten vom Auswertealgorithmus berücksichtigt wird. Die Cauchy-Koeffizienten werden aus den Programmteil Material eingegebenen Dispersionsfunktion n = n(λ) bereitgestellt. Die Berechnung der Schichtdicke einer Probe mit bekannter Brechzahl erfolgt mit folgender Formel: 2/ 5

3 Für die Messungen wurde der Reflexionsmesseinsatz mit variablem Reflexionswinkel mit einem Winkel vom 45 verwendet. Die Messungen der Folien mit unterschiedlichen Schichtdicken (23 µm, 75 µm, 100 µm und 170 µm) wurden mit folgenden Parametereinstellungen durchgeführt: Zyklus: Kein Messmodus: Registrieren Korrektur: Referenz Bereich [nm]: Anzeige: Reflexion Schrittweite [nm]: 0,2 Lampenwechsel: 320 nm Integrationszeit [s]: 0,02 Spalt: 4 nm Zubehör Reflexion (einstellbar) Im Folgenden sind die Reflexionsspektren von 4 Folien dargestellt. Als Beispiel wurde das Reflexionsspektrum der Folie mit der Schichtdicke 23 µm mit der speziellen Software zur Schichtdickenberechnung ausgewertet. Als Material wurde Kunststoff mit dem unten angegebenen Brechungsindex und Cauchy-Koeffizienten ausgewählt. Folgende Schichtdicke wurde ermittelt: Spektraler Auswerte-Bereich (in nm): Erwartungsbereich für Schichtdicke (in µm): S/N-Verhältnis (in db): 20 Brechungsindex (1.Peak): N1 = 1.52 Cauchy-Koeffizienten (1.Peak): B1= e-012, C1= e Probe - 1.Peak (opt./geom.): / µm Hier ist ein sehr gut übereinstimmender Wert von 22,3 µm für die Folie mit 23,0 µm Schichtdicke festzustellen. 3/ 5

4 Die Transmissionsmessung von 4 Folien mit unterschiedlichen Schichtdicken Für diesen Zweck wurde ein Halter für feste Proben verwendet. Folgende Parametereinstellungen wurden vorgenommen: Zyklus: Kein Messmodus: Schrittbetrieb Korrektur: Referenz Bereich [nm]: Anzeige: Transmission Schrittweite [nm]: 0,2 Lampenwechsel: 320 nm Integrationszeit [s]: 1 Spalt: 0,5 nm Zubehör kein Die Referenzmessung wurde gegen Luft durchgeführt. 4/ 5

5 Eine Korrelation zur Schichtdicken und den Transmissionsspektren der Folien ist eindeutig zu erkennen. Der Anstand vom Max zu Max ist größer (ca. 9,2 nm) bei der Folie mit der kleinen Schichtdicke (23 µm) und kleiner (ca. 1,2 nm) bei der Folie mit der größeren Schichtdicke (170 µm). Ausdruck und Weiterverwendung mit Quellenangabe gestattet Analytik Jena AG Herausgeber: Analytik Jena AG Konrad-Zuse-Straße Jena Telefon Telefax [email protected] 5/ 5