Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102020 203750.7 vom 24.03.2020 in Anspruch, deren Inhalt hierin durch Bezug nahme vollumfänglich aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung einer Temperatur, eine Anlage zur Herstellung eines optischen Elementes und ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes.

Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie für den EUV- Wellenlängenbereich von 1-120 nm sind darauf angewiesen, dass die zur Abbildung einer Maske in eine Bildebene genutzten reflektiven optischen Elemente eine hohe Genauigkeit ihrer Oberflächenform aufweisen. Ebenso sollten Masken als reflektive optische Elemente für den EUV-Wellenlängenbereich eine hohe Genauigkeit ihrer Oberflächenform aufweisen, da ihr Ersatz sich in nicht unerheblicher Weise in den Betriebskosten einer Projektionsbelichtungsanlage niederschlägt.

Methoden zur Korrektur der Oberflächenform von optischen Elementen sind insbe sondere aus US 6844272 B2, US 6849859 B2, DE 10239859 A1 , US 6821 682 B1 , US 20040061868 A1 , US 20030006214 A1 , US 200300081722 A1 , US 6898 011 B2, US 7083290 B2, US 7 189655 B2, US 20030058986 A1 , DE 102007051 291 A1 , EP 1 521 155 A2 und US 4298247 bekannt.

Einige der in den genannten Schriften aufgeführten Korrekturmethoden basieren darauf, das Substratmaterial von optischen Elementen durch Bestrahlung lokal zu verdichten. Hierdurch wird eine Veränderung der Oberflächenform des optischen Elements in der Nähe der bestrahlten Bereiche erzielt. Andere Methoden basieren auf einem direkten Oberflächenabtrag des optischen Elements. Wiederum andere der genannten Methoden nutzen die thermische oder elektrische Verformbarkeit von Materialien, um den optischen Elementen räumlich ausgedehnte Oberflächenform änderungen aufzuprägen.

Die DE 102011084117 A1 und die WO 2011 /020655 A1 offenbaren Methoden, um das reflektierende optische Element zusätzlich zur Korrektur der Oberflächenform vor einer langfristigen Verdichtung (nachfolgend als „Kompaktierung“ bezeichnet) in der Größenordnung von einigen Vol.-% bzw. Alterung des Substratmaterials auf grund von EUV-Strahlung zu schützen. Dazu wird die Oberfläche des reflektieren den optischen Elementes homogen mit Strahlung beaufschlagt und damit verdichtet und/oder mit einer Schutzschicht beschichtet. Beide Verfahren verhindern das Eindringen der EUV-Strahlung in das Substratmaterial. Dadurch können langfristig unzulässige Oberflächenverformungen durch Kompaktierung des Materials durch die EUV-Strahlung verhindert werden.

Als Ursache der Kompaktierung bzw. Alterung von Substratmaterialien, wie zum Beispiel Zerodur® von der Schott AG oder ULE® von Corning Inc. mit einem Anteil von mehr als 40 Vol.-% Si02, wird angenommen, dass bei den hohen Herstelltem peraturen des Substratmaterials ein thermodynamischer Ungleichgewichtszustand eingefroren wird, welcher bei EUV Bestrahlung in einen thermodynamischen Grund zustand übergeht. Passend zu dieser Hypothese lassen sich Beschichtungen aus Si02 hersteilen, die keine solche Kompaktierung zeigen, da bei entsprechend gewählter Beschichtungsmethode diese Schichten bei wesentlich niedrigeren Temperaturen als das Substratmaterial hergestellt werden.

Die Kompaktierung geht über die Zeit zurück, wodurch sich die Oberflächenform wiederum verändert. Dieser Rückgang der Kompaktierung, der im Folgenden auch als Dekompaktierung bezeichnet wird, beruht vermutlich auf einer Relaxation der durch die Bestrahlung im Material erzeugten Defektzustände. Die über die Zeit durch die Dekompaktierung während des Betriebs beim Kunden verursachten Veränderungen der Oberflächenform können durch Tempern des optischen Elemen tes während der Fertigung vorweggenommen werden. Dadurch werden die möglich erweise verbleibende Dekompaktierung und die daraus folgenden Veränderungen der Oberfläche während des Betriebes beim Kunden auf ein Minimum reduziert. Dazu wird das optische Element homogen oder lokal über einen längeren Zeitraum auf Temperaturen über der normalen Betriebstemperatur erwärmt, was einer Be schleunigung und dadurch einer Vorwegnahme der über die Zeit stattfindenden Dekompaktierung gleich kommt. Nachteilig an den bekannten Tempermethoden ist es, dass die Temperatur an der Oberfläche des optischen Elementes, insbesondere ein Temperaturprofil nur indirekt gemessen werden kann. Beispielsweise kann das optische Element von den Seitenflächen oder, im Fall eines Spiegels, von der Rückseite her Aussparungen aufweisen, in denen Temperaturfühler eingelassen sind. Diese erfassen die Temperatur am Ende der Aussparung, die einige mm von der Oberfläche entfernt liegt. Über eine Simulation des Wärmeflusses im optischen Element kann die Oberflächentemperatur indirekt bestimmt werden. Diese Methode hat den Nachteil, dass die Temperaturmessung zeitverzögert ist und eine Regelung der Heizleistung zur Erwärmung der Oberfläche erschwert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Anlage zur Herstellung eines optischen Elementes anzugeben.

Diese Aufgaben werden gelöst durch die in den unabhängigen Ansprüchen angege benen Vorrichtungen und Verfahren. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung einer Temperatur auf einer Oberfläche eines optischen Elementes für die Halbleiterlithographie umfasst ein optisches Element mit einer mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlten Fläche, eine Temperaturaufnahmevorrichtung und ein Element, wobei das Element dazu eingerichtet ist, temperiert zu werden. Erfindungsgemäß ist das Element derart angeordnet, dass der überwiegende Anteil der Intensität der von der Temperatur aufnahmevorrichtung erfassten und durch Reflektion an der Oberfläche des opti schen Elementes reflektierten Wärmestrahlung von dem Element emittiert wird Dabei kann der Anteil der Intensität der von der Temperaturaufnahmevorrichtung erfassten und durch Reflektion an der Oberfläche des optischen Elementes reflek tierten Wärmestrahlung mehr als 70%, bevorzugt mehr als 80%, besonders bevor zugt mehr als 90% betragen.

Dadurch wird erreicht, dass Strahlung, die die Temperaturaufnahmevorrichtung erreicht und die nicht direkt von der - für die Messung interessierende - Oberfläche des optischen Elementes stammt, zumindest von einem Element emittiert wird, dessen Temperatur und damit dessen Wärmestrahlung kontrollierbar ist. Der Fehlerbeitrag von an der Oberfläche des optischen Elementes reflektierter Wärme strahlung lässt sich mit der erfindungsgemäßen Maßnahme besser als nach dem Stand der Technik bisher möglich beherrschen.

Insbesondere kann vor der Temperaturaufnahmevorrichtung zur Filterung störender Strahlung beziehungsweise zur weiteren Verbesserung der Messung ein Filter, insbesondere ein Polarisationsfilter angeordnet sein.

Die an der Oberfläche des Elementes reflektierte Wärmestrahlung ist beim Einfall auf das optische Element üblicherweise nicht polarisiert, kann aber bei der Reflekti on an der optischen Oberfläche unter geeigneten Winkeln polarisiert werden. Der Polarisationsfilter kann dann derart angeordnet sein, dass die durch Reflexion mindestens teilweise polarisierte, für die Messung nicht erwünschte Strahlung herausgefiltert wird. Dies reduziert den die Temperaturaufnahmevorrichtung errei chenden Anteil der parasitären Wärmestrahlung des Elementes gegenüber dem zu messenden Anteil der Wärmestrahlung der Oberfläche des optischen Elementes, wie beispielsweise eines Spiegels, welche zur Bestimmung der Oberflächentempe ratur erfasst werden soll.

Insbesondere kann der Filter dazu eingerichtet sein, um seine eigene Achse rotiert zu werden. Dadurch kann der von der Temperaturvorrichtung erfassten Intensität der reflektierten, polarisierten Wärmestrahlung eine bekannte Frequenz aufgeprägt werden. Auf diese Weise kann der Signalanteil, der auf reflektierte (und uner- wünschte) Strahlung zurückgeht leicht identifiziert und bei der Bestimmung der Oberflächentemperatur des optischen Elementes berücksichtigt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Oberfläche des optischen Elementes eine Beschichtung mit einem Emissionsgrad für den von der Temperatur- aufnahmevorrichtung erfassten Wellenlängenbereich von größer als 0,05, bevorzugt größer 0,4 und besonders bevorzugt von größer als 0,95 umfassen. Die Oberflächen des optischen Elementes weisen üblicherweise Beschichtungen für die Reflektion von elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 1nm bis 400nm auf. Es kann daher eine zusätzliche Schicht, welche die Reflektivität im Bereich von 1 nm bis 400nm nicht mindert und den Emissionsgrad der Oberfläche für eine

Wellenlänge von 1 pm bis 15pm auf die weiter oben beschriebenen Werte erhöhen kann, auf der Oberfläche ausgebildet werden. Ebenso kann die Schicht nur für Mess- beziehungsweise Regelungszwecke beim Tempern temporär aufgebracht, also nach dem Tempervorgang und vor der Verwendung des optischen Elementes beispielsweise in einer Projektionsbelichtungsanlage wieder entfernt werden.

Weiterhin kann die Oberfläche des Elementes derart ausgebildet sein, dass der Emissionsgrad für den von der Temperaturaufnahmevorrichtung erfassten Wellen längenbereich kleiner als 0,4, bevorzugt kleiner als 0,2 und besonders bevorzugt kleiner 0,05 ist. Das Element kann ebenfalls beschichtet werden, wobei hierbei eine funktionelle Schicht, wie bei dem optischen Element für die Halbleiterlithographie, nicht berücksichtigt werden muss.

Daneben kann die elektromagnetische Strahlung eine Heizstrahlung zur Erwärmung der Oberfläche des optischen Elementes umfassen. Diese kann beispielsweise zur gezielten Erwärmung der Oberfläche des beispielsweise als Spiegel ausgebildeten optischen Elementes verwendet werden, um eine beschleunigte Relaxation, also eine Dekompaktierung, der durch Bestrahlung behandelten und dadurch kompaktier- ten Oberfläche, zu erreichen. Dies reduziert die danach noch eintretende Verände rung der Oberfläche des Spiegels über die Lebensdauer durch Dekompaktierung auf ein Minimum. Die Erfindung schließt weiterhin eine Anlage zur Herstellung einer Oberfläche eines optischen Elementes für die Halbleiterlithographie mit einem optischen Element mit einer durch elektromagnetische Strahlung bestrahlten Fläche ein. Die Anlage umfasst eine erste Heizvorrichtung, eine zweite Heizvorrichtung und eine Vorrich- tung nach einem der weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiele. Die elektro magnetische Strahlung kann Wärmestrahlung in einem Wellenlängenbereich von 800nm bis 15 pm, also einem Teil des infraroten Spektrums, umfassen.

Weiterhin kann mindestens eine Heizvorrichtung eine Lichtquelle umfassen.

Insbesondere kann die Lichtquelle dazu eingerichtet sein, eine gerichtete elektro- magnetische Strahlung bereitzustellen. Diese kann überwiegend im infraroten Bereich liegen.

Weiterhin kann die Lichtquelle einen Laser oder eine Lampe oder eine Leuchtdiode umfassen. Die Lichtquelle kann auch für beide Heizvorrichtungen verwendet werden bzw. es können auch beide Heizvorrichtungen als Lichtquellen realisiert werden, wobei die erste Heizvorrichtung eine konstante Wärmeleistung über die Fläche emittiert und die zweite Heizvorrichtung lokal eine Wärmeleistung in das optische Element eintragen kann. Dies kann beispielsweise über einen scannenden Laser strahl realisiert werden.

Daneben kann die Anlage mindestens eine Strahlfalle umfassen. Insbesondere kann die Strahlfalle derart angeordnet sein, dass die an dem opti schen Element reflektierte elektromagnetische Strahlung absorbiert wird. Die in der Strahlfalle absorbierte Leistung kann beispielsweise durch eine Kühlung der Strahl falle gezielt abgeführt werden. Dadurch kann eine Beeinflussung der Bestimmung der Temperatur der Oberfläche des optischen Elementes durch reflektierte Wärme- Strahlung, beispielsweise von einer Umhausung der Anlage, effektiv vermieden werden.

Weiterhin kann eine Oberfläche der Umhausung der Anlage derart ausgebildet sein, dass der Emissionsgrad für den von der Temperaturaufnahmevorrichtung erfassten Wellenlängenbereich mindestens bereichsweise kleiner als 0,4, bevorzugt kleiner als 0,2 und besonders bevorzugt kleiner 0,05 ist. Dadurch kann zusätzlich zu der Strahlfalle die Wahrscheinlichkeit, dass von den Heizvorrichtungen emittiertes Licht durch einfache oder mehrfache Reflektion von der Temperaturaufnahmevorrichtung erfasst wird, vorteilhaft reduziert werden.

Dabei kann die Oberfläche der Umhausung beschichtet sein.

Weiterhin schließt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche eines optischen Elementes einer Projektionsbelichtungsanlage ein, wobei die Oberfläche getempert wird und erfindungsgemäß die Oberflächentemperatur beim Tempern erfasst wird.

Dabei kann die Oberflächentemperatur über die Erfassung der von der Oberfläche emittierten Wärmestrahlung bestimmt werden.

Weiterhin kann die durch Reflektion an der Oberfläche des optischen Elementes reflektierte von der Temperaturerfassungsvorrichtung erfasste parasitäre Wärme- Strahlung eines Elementes minimiert werden.

Insbesondere kann die Minimierung der parasitären Wärmestrahlung des Elementes durch Temperieren des Elementes bewirkt werden. Wird das Element auf eine sehr niedrige Temperatur abgekühlt, ist die abgestrahlte oder emittierte Wärmestrahlung abhängig von der Wellenlänge kleiner als bei einem Element mit einer hohen Temperatur. Im Fall einer Oberfläche des optischen Elementes mit einer Temperatur von 100° Celsius kann beispielsweise das Element auf eine Temperatur von -20° Celsius abgekühlt werden. Dadurch kann das Verhältnis der spektralen Strahlungs dichten des Elementes und der Oberfläche des optischen Elementes bis zu 1:500 betragen. Die Temperaturaufnahmevorrichtung, die beispielsweise als Wärmebild- kamera ausgebildet sein kann, kann die Oberflächentemperatur des optischen Elementes dadurch mit einer hohen Genauigkeit bestimmen.

Weiterhin kann die Minimierung der parasitären Wärmestrahlung des Elementes durch einen Emissionsgrad des Elementes von kleiner als 0,95, bevorzugt von kleiner als 0,4, besonders bevorzugt von kleiner als 0,05 bewirkt werden. Dies kann zu einerweiteren Reduzierung der von dem Element emittierten Wärmestrahlung führen, was das Verhältnis zwischen der spektralen Strahlungsdichte des Elementes und der Oberfläche der optisch aktiven Fläche noch weiter verkleinert. Daneben kann die Minimierung der parasitären Wärmestrahlung des Elementes durch Filtern der von der durch die Temperaturerfassungseinrichtung erfassten Wärmestrahlung bewirkt werden. Es können beispielsweise die dominierenden senkrecht polarisierten Anteile der an der Oberfläche des optischen Elementes reflektierten und dabei polarisierten parasitären Wärmestrahlung herausgefiltert werden.

In einer Variante der Erfindung kann die Oberfläche mit einer ersten Fleizvorrichtung mit einer konstanten Fleizleistung beaufschlagt werden. Die durch die konstante Fleizleistung verursachte Temperaturverteilung auf der bestrahlten Oberfläche ist auf Grund von unterschiedlich ausgebildeten Wärmeströmen im beispielsweise als Spiegel ausgebildeten optischen Element nicht konstant. Beispielsweise kann die Oberfläche am Rand des Spiegels kühler sein, da sich durch die mit der Umgebung in Kontakt stehenden Seitenflächen des Spiegels ein größerer Wärmestrom ausbil det. Es wird daher mehr Wärme von der Oberfläche weggeführt, was zu einer niedrigeren Temperatur an der Oberfläche im Bereich des Randes führen kann. Daneben kann die Oberfläche mit einer zweiten Fleizvorrichtung mit einer variablen Fleizleistung beaufschlagt werden. Die variable Fleizleistung kann erfindungsgemäß die beschriebenen Temperaturunterschiede auf der Oberfläche des Spiegels durch gezieltes Fleizen in Bereichen mit niedrigerer Temperatur ausgleichen. Dabei muss nicht die ganze Oberfläche des Spiegels getempert werden. Es kann auch nur ein Teil der Fläche getempert werden, wobei dazu die Anordnung entsprechend ange passt werden muss.

Insbesondere kann die Fleizleistung der ersten Fleizvorrichtung und/oder der zweiten Fleizvorrichtung auf Basis der erfassten Oberflächentemperatur durch eine Steue- rung geregelt werden. Dadurch kann die Oberfläche mit einer konstanten Tempera tur mit einer Genauigkeit von +/- 1 K temperiert werden.

In einerweiteren Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine der Fleizvor- richtungen die Fleizleistung unter Verwendung einer gerichteten Strahlung bereitstel- len. Dies hat den Vorteil, dass die Streuung der Strahlung in der Anlage auf ein Minimum reduziert werden kann und die Strahlfalle einen Großteil der reflektierten Fleizstrahlung absorbieren kann.

Weiterhin kann der nicht von den Fleizvorrichtungen bestrahlte Bereich des opti schen Elementes gekühlt werden. Dies hat den Vorteil, dass temperatursensible Bauteile, wie die Anbindungen für Manipulatoren zur Positionierung und Ausrichtung des optischen Elementes oder Funktionsflächen nicht der gleichen Temperatur wie an der Oberfläche des optischen Elementes ausgesetzt werden. Die Anlage kann dazu in zwei Bereiche unterteilt sein, wobei ein erster Bereich die Fleizvorrichtun gen, Strahlfallen und die Vorrichtung zur Erfassung der Oberflächentemperatur umfassen kann. Die Schnittstelle zum zweiten Bereich kann am Rand der bestrahl ten Oberfläche verlaufen und derart ausgebildet sein, dass im zweiten Bereich andere Umgebungsbedingungen eingestellt werden können als im ersten Bereich.

Insbesondere kann die Kühlung durch eine erzwungene Konvektion bewirkt werden und beispielsweise durch eine Gaskühlung des zweiten Bereiches realisiert sein. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 ein prinzipieller Aufbau einer Anlage, in der die Erfindung verwirklicht werden kann,

Figur 2 eine Detailansicht einer Vorrichtung zur Messung der Temperatur auf einer Spiegeloberfläche,

Figur 3 ein Diagramm, in dem Strahlungsdichten über Wellenlängen dargestellt sind, und Figur 4 ein Diagramm, in dem das Verhältnis zweier Strahlungsdichten über die Wellenlänge dargestellt ist.

Figur 1 zeigt eine Anlage 1 zur Dekompaktierung von optischen Elementen für die Halbleiterlithographie, insbesondere von einem Spiegel 14, der in einem Gehäuse 2 der Anlage 1 angeordnet ist. Das Gehäuse 2 ist durch eine Trennwand 3 in zwei Bereiche unterteilt. Dabei ist der Spiegel 14 derart in der Trennwand 3 angeordnet, dass der Teil 16 der Oberfläche 15 des Spiegels 14, auf dem die optisch aktive Fläche ausgebildet ist und der im Folgenden als bestrahlte Fläche 16 bezeichnet wird, im oberen Bereich des Gehäuses 2, welcher als Bestrahlungsvorrichtung 4 ausgebildet ist, angeordnet ist. Es sind grundsätzlich auch Anwendungsfälle denk bar, in welchen auf die Trennwand 3 verzichtet werden kann. Die weiteren Bauteile des Spiegels 14, wie beispielsweise der Grundkörper 17 mit einer Anbindung an die Mechanik 18 und einer Funktionsfläche 19, sind in dem zweiten Bereich, welcher als Kühlvorrichtung 13 ausgebildet ist, angeordnet. Die Kühlvorrichtung 13 wird durch eine durch die Pfeile 27 angedeutete erzwungene Konvektion gekühlt. Die Bestrah lungsvorrichtung 4 umfasst eine als LED Array ausgebildete Konstantlichtquelle 5, welche den optisch aktiven Bereich und dessen Umgebung, die dekompaktiert werden sollen, mit einer konstanten Heizleistung durch gerichtetes Heizlicht 7 bestrahlt. Durch Absorption wird die Vorderseite 15 des Spiegels 14 erwärmt, wobei auf Grund von unterschiedlichen Wärmeströmen im Spiegel 14 die Temperatur auf der bestrahlten Fläche 16 trotz der konstant eingebrachten Heizleistung nicht konstant ist. Zur Kompensation der Temperaturunterschiede über die bestrahlte Fläche 16 werden bestimmte Bereiche der bestrahlten Fläche 16 zusätzlich mit einer als scannendem Laser ausgebildeten variablen Lichtquelle 6 variabel mit gerichte tem Heizlicht 8 bestrahlt. Die beiden Lichtquellen 5, 6 können alternativ auch als Lampe oder irgendeine andere Lichtquelle mit gerichteter Strahlung ausgebildet sein. Das von dem Spiegel 14 reflektierte, konstante 9 und variable Sekundarlicht 10, also das Licht, welches nicht vom Spiegel absorbiert wird, wird in Strahlfallen 11, 12 aufgefangen, die ebenfalls in der Bestrahlungsvorrichtung 4 angeordnet sind. Dadurch wird eine Erwärmung des Gehäuses 2 weitestgehend vermieden, was eine Vereinfachung der Temperaturmessung der bestrahlten Fläche 16 bewirkt. Durch das konstante 7 und variable 8 Heizlicht kann die Temperatur der bestrahlten Fläche 16 konstant über die gesamte Fläche eingestellt werden. Dazu wird die Oberflächen temperatur der bestrahlten Fläche 16 mit einer Vorrichtung 20 bestimmt. Diese umfasst eine als Infrarotkamera 21 ausgebildete Temperaturaufnahmevorrichtung, ein als Hintergrundelement 22 ausgebildetes Element und eine Steuerung 24. Die Steuerung 24 ist mit der Vorrichtung 20 zur Bestimmung der Oberflächentemperatur, der Bestrahlungsvorrichtung 4 und der Kühlvorrichtung 13 verbunden. Das Hinter grundelement 22 ist derart in der Bestrahlungsvorrichtung 4 angeordnet, dass die Wärmestrahlung 25 des Hintergrundelementes 22 über eine Reflexion an der bestrahlten Fläche 16 von der Infrarotkamera 21 erfasst wird. Mit anderen Worten sieht die Infrarotkamera 21 nur die von der bestrahlten Fläche 16 emittierte Wärme strahlung (nicht dargestellt) und die von dem Hintergrundelement 22 emittierte und von dem der bestrahlten Fläche 16 reflektierte Wärmestrahlung 25. Dadurch, dass das Hintergrundelement 22 beispielsweise auf eine Temperatur von -20°Celsius temperiert wird, ist das Verhältnis von der von der Oberfläche des Spiegels 14 emittierten Wärmestrahlung, welche für die Bestimmung der Temperatur der be strahlten Fläche 16 relevant ist und der von dem Hintergrundelement 22 emittierten Wärmestrahlung 25 so groß, dass die Bestimmung der Oberflächentemperatur der bestrahlten Fläche in ausreichender Genauigkeit von unter ± 0,5°K und im Optima len von unter 0,1 K möglich ist. Dieses Verhältnis kann durch die Einstellung der Emissionsgrade des Hintergrundelementes 22 und der bestrahlten Fläche 16 für den von der Infrarotkamera 21 erfassten Wellenlängenbereich noch vergrößert werden. Dabei wird der Emissionsgrad für das Hintergrundelement 22 verringert und der von der bestrahlten Fläche 16 vergrößert, was nachfolgend anhand der Figuren 2, 3 und 4 beschrieben wird.

Figur 2 zeigt eine Vorrichtung 4 zur Bestimmung der Oberflächentemperatur der bestrahlten Fläche 16. Die von dem Hintergrundelement 22 emittierte Wärmestrah lung 25.1 ist zunächst nicht polarisiert. Durch die Reflektion an der bestrahlten Fläche 16 des Spiegels 14 wird diese für Winkel größer 0° vorrangig senkrecht polarisiert. Die an der Infrarotkamera 21 ankommende, am Spiegel reflektierte Wärmestrahlung 25.2, die von dem Hintergrundelement 22 emittiert wird, ist also vorrangig senkrecht zur Einfallsebene der Strahlung auf dem Spiegel 14 orientiert. Dies ist immer dann der Fall, wenn die Reflektion der Wärmestrahlung 25 mit einem Reflektionswinkel nahe des Brewsterwinkels erfolgt. Der vor der Infrarotkamera 21 angeordnete Filter 23 blockiert die senkrechte Polarisationsrichtung, so dass nur die parallele Polarisationsrichtung, also die parallel zur Einfallsebene orientierten Anteile der Wärmestrahlung 25.2 auf die Infrarotkamera 21 treffen. Dadurch wird das Verhältnis von Wärmestrahlung 25.2 des Flintergrundelementes 22 und der Wärmestrahlung 26 des Spiegels 14 zusätzlich zu den Temperaturunterschieden der Oberflächen von Spiegel 14 und Flintergrundelement 22 weiter verkleinert und dadurch die Bestimmung der Temperatur der bestrahlten Fläche 16 zusätzlich vereinfacht.

Figur 3 zeigt ein Diagramm, in dem die spektrale Strahlungsdichte (W/(m ² mSr)), im Folgenden nur als Strahlungsdichte bezeichnet, über die Wellenlänge (m) logarith- misch aufgetragen ist. Die Wellenlänge ist auf der Abszisse und die Strahlungsin tensitäten auf der Ordinate aufgetragen. Der auf der Abszisse mit den Punkten A und B begrenzte Bereich stellt den Wellenlängenbereich dar, in dem die Infrarotka mera Wärmestrahlung erfasst, der prinzipiell im Bereich von 1pm bis 15pm liegen kann, in diesem Beispiel aber zwischen 2pm und 5pm liegt. Die Kurve I zeigt die Strahlungsintensität des auf -20° Celsius temperierten und in Figur 1und 2 darge stellten Flintergrundelementes 22. Die Kurven II und III zeigen die Strahlungsintensi tät der auf 100° Celsius temperierten und in Figur 1 und 2 dargestellten bestrahlten Fläche 16. Dabei stellt die Kurve II die Strahlungsintensität für einen Emissionsgrad von 0,4 und die Kurve III die Strahlungsintensität für einen Emissionsgrad von 1 ,0, also für einen schwarzen Körper, dar.

Figur 4 zeigt ein Diagramm, in dem das Verhältnis der in Figur 3 dargestellten Kurven I und II ebenfalls logarithmisch aufgetragen ist. Die Wellenlänge ist wiede rum auf der Abszisse und das Verhältnis der Strahlungsintensitäten auf der Ordinate aufgetragen. Im Bereich der durch die Infrarotkamera erfassten Wellenlängen ist das Verhältnis zwischen 12 und 1500. Selbst wenn der Emissionsgrad für die bestrahlte Fläche 16 bei Werten von 0,05, wie sie bei nicht optimierten Beschichtungen üblich sind, liegen, ist das Verhältnis der Strahlungsdichten von bestrahlter Fläche 16 und Hintergrundelement 22 noch bei mehr als 450, was ausreichend für eine Bestim mung der Oberflächentemperatur der bestrahlten Fläche mit einer Genauigkeit von +/- G K ist.

Bezugszeichenliste

1 Anlage

2 Gehäuse

3 Trennwand

4 Bestrahlvorrichtung

5 Konstantlichtquelle

6 variable Lichtquelle

7 Heizlicht konstant

8 Heizlicht variabel

9 reflektiertes Sekundärlicht konstant

10 reflektiertes Sekundärlicht variabel

11 Strahlfalle Konstantlicht

12 Strahlfalle variables Licht

13 Kühlvorrichtung

14 Spiegel

15 Oberfläche

16 bestrahlte Fläche

17 Grundkörper

18 Anbindung Mechanik

19 Funktionsfläche

20 Vorrichtung

21 Infrarot-Kamera

22 Hintergrundelement

23 Filter

24 Steuerung

25 Wärmestrahlung Hintergrundelement

26 Wärmestrahlung bestrahlte Fläche

27 erzwungene Konvektion

I Strahlungsdichte Hintergrundelement

II Strahlungsdichte Spiegel Epsilon = 0,4 III Strahlungsdichte Spiegel Epsilon = 1

IV Verhältnis Strahlungsdichte Spiegel zu Hintergrundelement

A untere Grenze Wellenlängenbereich IR-Kamera

B obere Grenze Wellenlängenbereich IR-Kamera