184979. lajstromszámú szabadalom • Optikai vékonyréteg nedvességmérő gázok relatív nedvességtartalmának mérésére és eljárás interferencia vékonyréteg rendszer előállítására, különösen ilyen nedvességmérőkhöz
5 184979 6 mérő kialakítása, amelynek hőmérsékleti méréstartománya széles, és a nedvességtartalom meghatározása optikai eszközökkel történik, azonkívül a mérendő térben csak egy interferencia szűrőjeliegű vékonyréteg rendszert kell elhelyezni, az eljáráshoz szükséges fényforrás és detektor mérőtéren kívül, esetleg az interferencia vékonyréteg rendszertől távolabb ;s elhelyezhető. A találmány alapja az a felismerés, hogy vékony dielektrikum rétegek törésmutatója függ a környezet páratartalmától, különösen igaz ez azon esetekben, amikor a párologtatás paramétereit úgy választjuk meg, hogy a létrejövő réteg nagymértékben porózus legyen. A kismértékű törésmutató változás mérését úgy könynyíthetjük meg, hogy a porózus réteget magába foglaló éles rezonanciával rendelkező szelektív vékonyréteg rendszert hozunk létre, amely a kis változást felerősíti. A találmány tehát nedvességmérő interferencia vékonyréteg rendszerrel gázok relatív nedvességtartalmának mérésére, valamint eljárás az interferencia vékonyréteg rendszer előállítására. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy a nedvességmérő egy optikai vékonyréteg rendszer, például páratartalomra érzékeny porózus anyagú rétegekből felépített interferenciatükör, amelynél az átviteli karakterisztika a relatív nedvességtartalom függvénye. A fény és a nedvesség által befolyásolt vékonyréteg rendszer kölcsönhatása mind áteresztett, mind reflektált fény alapján észlelhető. A találmány szerint célszerű, ha az interferencia vékonyréteg rendszer, mint mutató közvetlenül a nedvességtartalmat jelzi, az interferencia vékonyréteg rendszer egyik oldalán monokromatikus fényforrás, a másik oldalán pedig fényérzékelő van. Az interferencia szűrő, mint mutató egy másneses térben elhelyezett áramtekercsre van rögzítve és a fényérzékelő és áramtekercs között szélső érték kiválasztó erősítője van. A fényérzékelő a vékonyréteg rendszerről reflektált fény útjában is elhelyezhető. Célszerű továbbá, ha a keskenysávú interferencia vékonyréteg rendszer egy hordozó rétegen X/4 vastagságú, páratlan számú rétegből álló két tükörből és a két tükör között X/2 vastagságú, távolságtartó közbenső rétegből van. A találmányt részletesebben rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti nedvességmérő néhány példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti nedvességmérő egy példakénti kiviteli alakját, a 2. ábra a keskenysávú interferencia vékonyréteg rendszer transzmissziós görbéjét, a 3. ábra a találmány szerinti keskenysávú szűrő jellegű interferencia vékonyréteg rendszer szerkezeti kialakítását, a 4. ábra a találmány szerinti nedvességmérő további kiviteli alakját, az 5. ábra interferencia vékonyréteg rendszer transzmissziós görbéjét, és a 6. ábra másféle transzmissziós görbét szemléltet. Az 1. ábrán látható találmány szerinti nedvességmérőnél a keskenysávú szűrő jellegű 12 interferencia vékonyréteg rendszer páratartalomra érzékeny porózus anyagú vékonyréteg, amely mint mutató közvetlenül a gáz nedvességtartalmát jelzi. A 12 interferencia vékonyréteg rendszer egyik oldalán monokromatikus 11 fényforrás, a másik oldalán pedig egy 13 fényérzékelő van. A 12 interferencia vékonyréteg rendszer, mint mutató egymágneses térben elhelyezett 15 áramtekercsre van rögzítve és a 13 fényérzékelő és a 15 áramtekercs között szélső érték 14 kiválasztó erősítője van. A nedvességmérő működése azon alapszik, hogy a rezonancia helye a frekvenciaskálán vagy a beesési szögskálán a páratartalom változásának hatására eltolódik. Ha a megfelelő frekvenciájú monokromatikus fény esik a keskenysávszűrő jellegű 12 interferencia vékonyréteg rendszerre, a vele való kölcsönhatás a transzmittált fény intenzitásának a maximumához tartozó beesési szög ennélfogva egyértelmű összefüggésben van a levegő, illetve a 12 interferencia vékonyréteg rendszer nedvességtartalmával. A bemutatott elrendezés értelemszerűen adaptálható a 12, 22 interferencia vékonyréteg rendszerről reflektált fény alapján történő méréshez. Amint a 2. ábrán látható a 12 interferencia vékonyréteg rendszer transzmissziós görbéje nagyon keskeny. Az ábrán a vízszintes tengelyre a X hullámhosszt, a függőleges tengelyre pedig a T transzmissziót vittük fel. Az éles rezonanciával rendelkező szelektív szűrő lehetővé teszi a kismértékű törésmutató változás mérését, ami a kis törésmutató változást felerősíti. A páratartalom változásának hatására a rezonancia helye a frekvencia-, hullámhossz-skálán, vagy a beesési szög skálán eltolódik. A 2. ábrán látható találmány szerinti keskenysávú interferencia szűrő transzmissziós görbéjének egyes T transzmisszió értékeit a fény relatív egységei f hullámhosszának függvényében tüntettük fel. A transzmissziós görbe 16 csúcsa a fény y—2 relatív egységnyi hullámhosszánál van. A 3. ábrán a találmány szerinti keskenysávú interferencia vékonyréteg rendszer egy példakénti kiviteli alakja a Fabry-Perot interferométer látható, amelynél a többrétegű dielektrikum 18 első és a 20 második tükör között lévő S távolságtartó 19 közbenső réteg törésmutató változása szoros kapcsolatban van a páratartalommal. A 18 első tükröt egy átlátszó 17 hordozóra vákuumtechnikai úton visszük fel különböző törésmutatójú X/4 rétegvastagságú dielektrikum rétegekből. Az átlátszó „A” közegből való 17 hordozó lehet üveg vagy kvarc lemez. A X/4 rétegvastagságú dielektrikum rétegeket vákuumban párologtatjuk váltakozva nt kis és n2 nagy törésmutatójú rétegekből, például szilíciumdioxidból és titándioxidból, míg a kívánt reflexiót el nem érjük. Ezután ha a 18 első tükör utolsó rétege n, kis törésmutatójú szilíciumdioxid volt, akkor titándioxidból párologtatunk egy X/2 vastagságú n2 nagy törésmutatójú 19 közbenső réteget. Ezt követően a 20 második tükröt alakítjuk ki a 18 első tükörhöz hasonló módon úgy, hogy az első X/4 rétegvastagságú dielektrikum réteget ismét szilíciumdioxidból alakítjuk ki, majd erre váltakozva visszük fel a további rétegeket. A 18 első és 20 második tükörben tetszőleges átlátszó optikai T[ és T2 rétegek vannak jelölve, amelyek pl. n( és n2 törésmutatójú anyag periodikusan váltakozó sorozatából állhatnak. A találmány szerinti eljárással célunk olyan keskenysávú interferencia vékonyréteg rendszer létrehozása, amelynél az áteresztési sáv hullámhosszát elsősorban a közbenső réteg törésmutatója határozza meg, és amelynek a szerkezete nagymértékben porózus és a pórus-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
