EIES Ratenmessgerät GUARDIAN®

Es gibt immer einmal Fälle, in denen die Schwingquarz-Messtechnik an ihre Grenzen kommt. Die Gründe sind in der Regel sehr hohe oder sehr niedrige Raten oder eine sehr lange Prozessdauer. In Durchlaufanlagen sind u. U. sogar hohe Raten mit langen Prozessdauern bzw. langen Anlagen-Öffnungsintervallen verknüpft. In solchen Fällen scheiden Schwingquarze zur Ratenmessung aus, entweder wegen zu geringer Empfindlichkeit, oder wegen zu kurzer Lebensdauer.

Das im Guardian® verwandte EIES-Messverfahren kommt ohne ein sich belegendes Messelement aus. Im Sensor, der im Dampfstrahl angeordnet ist, wird ein Teil dieses Dampfes elektronisch angeregt und emittiert daraufhin die für die im Dampf enthaltenen Elemente charakteristischen Linien (Electron Impact Emission Spectroscopy). Eine geeignete Linie des relevanten Elements wird aus diesem Licht herausgefiltert und mittels eines Photomultipliers (PMT) in ein elektrisches Signal umgewandelt. Da die Intensität des emittierten Lichts der Dampfdichte bzw. der Verdampferrate proportional ist, gilt dies auch für das PMT-Signal. Der EIES-Sensor besitzt prinzipiell eine unbegrenzte Lebensdauer. In Wahrheit gibt es natürlich doch Grenzen, nämlich hauptsächlich die Lebensdauer der für die Anregung benutzten Heizwendel und, bei extrem hoher Belegung, ein Zudampfen des Fensters.

Den Guardian® gibt es mit einem oder zwei EIES-Messkanälen.

• große Dynamik, d. h. Messung sehr kleiner und sehr großer Raten
• elementspezifische Messung, daher auch bei Dampfgemischen einsetzbar
• sehr lange Standzeit des Sensors
• EIES-Sensoren sind uneingeschränkt UHV-kompatibel

Ein EIES-Messzweig besteht aus dem Sensor mit Durchführung, dem Photomultiplier und dem Guardian®-Gerät. Dieses Gerät errechnet Rate und Schichtdicke und steuert die Beschichtungsquellen. Da es keine eigene Anzeige besitzt, erfordert die Darstellung und Verarbeitung der Daten einen PC, auf dem die mitgelieferte Software installiert ist.

Das aus dem EIES-Sensor kommende Licht kann in bis zu 4 Teilstrahlen aufgeteilt werden. Jeder dieser Teilstrahlen kann mittels einer eigenen PMT-Linienfilter-Kombination zur Steuerung einer Beschichtungsquelle benutzt werden. Die 4 Regelkanäle des kleineren Guardian®-Steuergerätes sind völlig unabhängig voneinander betreibbar. Das größere Guardian®-Steuergerät besitzt zwei EIES-Kanäle und bis zu 8 Regelkanäle zur Quellensteuerung. So einfach der Guardian® und das EIES-Prinzip auf den ersten Blick auch erscheinen, so muss der praktische Einsatz doch stets gut vorbereitet werden. Dies fängt bei der Positionierung und Orientierung des EIES-Sensors an. Aber auch die Auswahl der geeigneten Emissionslinien und die Bewertung der Prozessbedingungen, unter denen der Sensor eingesetzt werden soll, können sich als durchaus kritische Punkte herausstellen.

Daher sollte vor der Entscheidung für den Guardian® stets ein ausführliches Vorbereitungsgespräch, am besten an der fraglichen Vakuumanlage, stattfinden.

Neben dem hier gezeigten EIES-Standardsensor gibt es auch einen Doppelsensor, mit dem ein evtl. existierender Gashintergrund, der das Messsignal verfälschen könnte, kompensiert werden kann.