Verfahren zur Herstellung von Zeichen mit durch optisch homogene Flächen begrenzter Form auf einer Unterlage und durch dieses Verfahren erhaltene Unterlage mit Zeichen. Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver l'ahren zur Herstellung von Zeichen mit durch optisch homogene Flächen begrenzter Form auf einer Unterlage. Unter optisch homogenen Begrenzungsflächen werden Flächen verstan den, die auch bei Betrachtung mit optischen Vergrösserungsgeräten mit Einfall sichtbaren Lichtes auf die zu untersuchende Fläche keine Unregelmässigkeiten erkennen lassen.
Es han- dlelt sich also beispielsweise um auf Glas, Me tallen, glasartigen und metallähnlichen Stof fen, Kunstharzen usw. aufzubringende Zei chen, insbesondere Teilstriche von Skalen, Fadenkreuze und Anordnungen für Phasen kontrastverfahren in der Mikroskopie, wobei lhauptsächlich Seheiben zur Anwendung kom- mnen, die getrennte Phasen- und Absorptions ringe besitzen. Derartige Zeichen wurden bis her durch Prägen, Drücken, Ätzen, Gravieren oder auch auf photographischem Wege er zeugt.
Bei Anwendung aller dieser Verfahren weisen jedoch die so hergestellten Zeichen keine optisch homogene Begrenzungsflächen auf, das heisst, betrachtet man diese Zeichen unter starker mikroskopischer Vergrösserung, so besitzen sie sämtlich unregelmässige Begren zungsflächen, weil die Ränder bei Herstellung der Zeichen zaekenartig ausreissen und die angegebenen Ausnehmungen als Keilnuten mit völlig unregelmässigen Begrenzungsflä- ehen erscheinen. Das trifft auch für photo graphisch hergestellte Zeichen zu, weil ihrer Regelmässigkeit durch die Körnung der photo- graphischen Schicht eine Grenze gesetzt ist.
Sie weisen daher ebenfalls in der Vergrösse rung starke Unregelmässigkeiten auf.
Vorliegende Erfindung setzt sich die Be seitigung dieser Nachteile zur Aufgabe. Das angewandte Verfahren führt dazu, dass es erst malig möglich wird, strichförmige Zeichen von einer Breite von einem Zweitausendstel-Milli- meter und weniger herzustellen und trotzdem Zeichen mit mathematisch ausgerichteten Be grenzungsflächen zu erhalten.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist da durch gekennzeichnet, dass unmittelbar auf der Unterlage mindestens eine dünne, der Dicke nach höchstens einer Wellenlänge des Lichtes entsprechende, wieder entfernbare Hilfsschicht erzeugt, die Unterlage durch die Hilfsschicht hindurch in einem Flächenaus mass freigelegt wird, das gerade den herzustel lenden Zeichen entspricht, alsdann eine zei chenbildende Haftschicht aufgebracht und die verbliebene Hilfsschicht entfernt wird.
Als Wellenlänge des Lichtes kann dabei auf die dem Schwerpiuikt der Augenemp findlichkeit entsprechende Wellenlänge von .5500 AE abgestellt werden, ohne dass andere Lichtwellenlängen als Bezugsmass, beispiels weise die obere und untere Grenzwellenlänge des (sichtbaren) Lichtes, ausscheiden.
Das erfindiuigsgemässe Verfahren kann zu < mathematisch definierten Raumformen der Zeichen führen, weil durch das Zusammenwir ken von Haftschichten und entfernbaren Hilfssehiehten erreicht werden kann, dass man unabhängig von der Formgebung der die Be grenzungsflächen beeinflussenden Werkzeug formen wird. Bekanntlich geht auch die feinste Spitze eines Werkzeuges zu im Quer schnitt stärkeren Werkzeugteilen über, weil es unmöglich ist, den Querschnitt der Spitze auf eine grössere Länge zu erhalten. Das gilt auch für die Quersehnittsflächen eines Sti- ehels, wie er in der Gravurteehnik Anwen dung findet.
Das bedeutet also, dass neben der schneidenden Spitze oder Schneide an der Bil dung der Zeichen Werkzeugflächen beteiligt sind, die nicht als ausgesprochene Schneiden ausgebildet sind, so dass sie den Werkstoff, der die Zeichen begrenzt, wegdrücken statt wegschneiden. Auf diese Weise kommt es zu Ausbröekelungen des Werkstoffes und damit zu den oben erörterten unregelmässigen Be grenzungsflächen der bisher erzeugten Zei chen. Durch das vorgeschlagene Verfahren können diese Erscheinungen beseitigt werden. Denn durch die Entfernung der Hilfsschicht verlieren die Teile der Haftschicht, die nicht unmittelbar an der Unterlage haften, das heisst diejenigen Teile der Haftsehieht, die von der Unterlage durch die Hilfsschicht ge trennt sind, ihren Halt.
Sie brechen ab, und es bleiben gegebenenfalls nur quaderförmige Blöcke der Haftschicht bestehen. Damit wird man unabhängig von den Unregelmässigkei ten, die durch die nichtschneidenden Werk zeugteile erzeugt werden, und man kann Raumformen der Zeichen gewinnen, die durch mathematisch definierte Ebenen bestimmt sind.
Das Verfahren kann nach verschiedenen Richtungen hin abgewandelt werden, je nach dem, ob die zu erzeugenden Zeichen in erhabe ner Form auf einer Unterlage auftreten sollen, ob sie als Ausnehmungen in einer auf die Un terlage aufgebrachten Schicht erscheinen oder ob sie optisch lückenlos aneinanderliegen müs sen. Der erste Fall wird durch ein dunkles Fadenkreuz auf hellem Untergrund in Durch sieht, der zweite Fall durch ein helles Faden kreuz auf dunklem Untergrund in Durchsicht und der dritte Fall durch die Phasenringe bei den Phasenkontrastverfahren der Mikroskopie beispielsweise veranschaulicht.
Im folgenden soll nur der erste Fall näher behandelt werden. Uni die Aufgabe der Her stellung erhabener Zeichen mit optisch homo genen Begrenzungsflächen zu lösen, wird vor erst eine dünne, wieder entfernbare Hilfs- sehieht erzeugt und die Unterlage durch diese hindurch in einem Flächenausmass freigelegt, das gerade den herzustellenden Zeichen und vorzugsweise möglichst genau der Projektion der herzustellenden Zeichen auf die Unterlage entspricht. Dadurch entstehen also erhabene Zeichen, die auf einer Unterlage aufruhen.
Weitere Einzelheiten des Verfahrens seien an Hand der Zeichnung beispielsweise veran schaulicht. Es sei nur festgehalten, dass sieh nach vorliegendem Verfahren Zeichen herstel len lassen, deren Raunform durch Flächen begrenzt ist, die in der Grenzsehieht zwischen Unterlage und zeichenbildenden Stoffen, in zu dieser Grenzsehieht parallelen und in zu ihr senkrechten, mathematischen Ebenen liegen. In der Zeichnung geben die Fig.1 bis 3 Phasen eines erfindungsgemäss durchgeführten Verfahrens wieder, bei wel chem ein auf einer Unterlage liegendes, er habenes Zeichen erzeugt werden soll.
In den Fig. Ibis 3 ist die Unterlage, auf der ein durch mathematisch definierte Ebe nen bestimmtes Zeichen erzeugt werden soll. mit 1 bezeichnet. Es ist also 1. etwa ein Glas körper, auf welchem ein Fadenkreuz mit zwei Balken aufzubringen ist.
In der Schnittdar stellung der Fig.3 werden dabei die Balken dieses Fadenkreuzes in den schraffiert. ange legten Flächen ? und 3 geschnitten. Um der artige Fadenkreuze erzeugen zii können, wird wie folgt vorgegangen Auf die gläserne Unterlage 1 wird durch Aufdampfen im Hoehvakuiun eine Hilfs schicht 4 aufgebracht, die in Fig.1 als solche zu erkennen ist.
Unter Hochvakuum werden Drücke von 1 . 10-3 mm H- und kleinere Drücke verstanden. Je feiner die herzustellen- den Zeichen sein sollen, um so geringer ist die Dicke dieser Hilfssehielit 4. Die Dicke ist. in jedem Falle kleiner als die Wellenlänge des Lichtes, wobei die Wellenlänge auf den Emp- findliehkeitssehwerpunkt des Auges für das sichtbare Spektrum bezogen sein kann. Für feinste Teilstriche kann die Hilfssehieht 4 nur wenige Sehiehten von Molekülen, möglichst nur eine einzige Molekülschicht umfassen.
Zur Herstellung der Schicht kommen daher vor allem Stoffe mit langen Molekülketten und polaren Endgruppen in Betracht. Die Dicke der Schicht 4 wird dabei während der Herstellung optisch, insbesondere interfero- metrisch überwacht. Die zur Erzeugung der Schicht 4 zur Verwendung kommenden Stoffe sollten weiter gravierfähig sein. Daher kom men insbesondere niehtduktile, das heisst nichtsebmierende, in gewisser Beziehung eher spröde Stoffe, in Betracht.
Die weiter zu er- tiillende Eigenschaft der Entfernbarkeitwird in einfachster Weise dadurch verwirklicht, dass in Lösungsmitteln lösungsfähige Stoffe zur Anwendung kommen. Als Lösungsmittel wird man hauptsächlich Wasser, Alkohole, Äther usw. in Betracht ziehen. Trotz der Lö sungsfähigkeit der Stoffe dürfen sie sich nicht durch Wasseraufnahme aus der Luft selbst tätig lösen, unm ein Zerfliessen der Begrenzun gen zu vermeiden. Die Stoffe sollten also nicht lhygroskopiseh sein. Sämtliche diese Eigen schaften erfüllende Stoffe sind beispielsweise Fluoride, insbesondere das Aluminium- und das Natriumfluorid; sie kommen daher als Stoffe zur Erzeugung der Hilfsschichten vor zugsweise in Betracht.
In weiterer Durchfülrung des erfindungs gemässen Verfahrens werden nun in diese Hilfssehicht 4 durch Gravieren oder sonstwie Furchen 5 und 6 so eingebracht, dass die Be reiche, in denen die Unterlage 1 freigelegt wird, gerade und genau der Projektion der herzustellenden Zeichen auf die Unterlage ent sprechen. Bezogen auf die Zeichnungsebene bedeutet das, dass die Breiten 7 und 8 des Bodens der Furchen, auf die sie die Unter lage 7 freilegen, gerade und genau der Breite 7 und 8 der nach Fig. 3 herzustellenden Zei- ehen entsprechen. Dasselbe gilt selbstverständ lich für die dritte, quer oder senkrecht zur Zeichenebene verlaufende und nicht mehr er kennbare Dimension.
Nach Durchführung des in Fig.1 darge stellten Verfahrensschrittes wird auf die Hilfsschicht 4 die zeichenbildende Haftschicht 9 aufgebracht. Auch die zeichenbildende Haft schicht 9 wird man vorzugsweise durch Auf dampfen im Hochvakuum herstellen. Auch die Dicke der Haftschicht 9 kann weniger als eine Lichtwellenlänge betragen. Durch optische Überwachung während der Herstellung ge lingt es, die Dicke des Belages 9 innerhalb engster Toleranzen ausreichend gleichmässig zu erhalten. Zur Herstellung der Schicht 9 kommen dabei lichtdurchlässige oder auch lichtabsorbierende Stoffe, beispielsweise Me talle, in Betracht.
Ein Rhodiumbelag zeigt bei spielsweise 30 bis 40 % Absorption, wenn er in einer Dicke von 10m,cc = 100 AE aufgetragen wird. Selbstverständlich muss der den Belag 9 bildende Stoff gegen das Lösungsmittel der Hilfsschicht 4 widerstandsfähig sein. Das Er gebnis dieses Verfahrensschrittes ist in Fig. 2 gezeigt.
Nunmehr wird der dritte Verfahrensschritt durchgeführt, der in dem Auflösen, das heisst in dem Entfernen der verbliebenen Hilfs schicht 4, besteht. Durch dieses Auflösen ver lieren sämtliche Teile der Schicht 9, die nicht. unmittelbar an der Unterlage 1 anhaften, ihren Halt und bröckeln ab. Das gilt vor allem für die Zwickelräume 9', 9" der Haftschicht 9, so da.ss dadurch, dass auch diese Zwickel 9', 9" ihren Halt verlieren, nach Fig. 3 die Zeichen 2, 3 mit der Raumform übrig bleiben, die durch mathematisch definierte Begren zungsebenen bestimmt ist.
Die so erzeugten Zeichen 2, 3 sind bei ge eigneter Natur des Stoffes, aus dem sie her gestellt sind, wisch- und kratzfest. Sie eignen sich infolge ihrer optisch homogenen Begren zungsflächen zur Beobachtung bei stärksten Vergrösserungen, so dass Genauigkeitsgrade der Einstellung erzielt werden können, wie sie bisher unerreichbar waren.
Zur Herstellung der Furchen 5 und 6 kön nen Gravierstichel mit abgerundeten Spitzen verwendet werden, so dass nur die als Schnei- den ausgebildeten Stiehelfüsse mit der Unter lage zur Berührung kommen. Wenn der Belag 9 ganz oder teilweise lichtdurchlässig ist, so ergeben sich infolge Reflexion des einfallen den Lichtes an den äussern und innern Grenz- flächen der Zeichen Interferenzerscbeinungen, welche die Zeichen in einer bestimmten Farbe erscheinen lassen. Durch entsprechende Dicke der Haftsehiclht 9 können dabei beliebige Far ben erzeugt werden. Man kann auch die Far ben der Zeichen verändern, indem man sie mit verschiedenen Dicken herstellt.
Unter den zahlreichen Anwendungsgebie ten des neuen Verfahrens ist insbesondere die physikalische Messtechnik zu erwähnen, wel- ehe Zeichen mit Formen verlangt, die optisch homogene aufweisen und mit äusserster Genauigkeit und mit geringsten Dimensionen auszuführen sind, soweit die Messtechnik zur Aufstellung entsprechender Forderungen Anlass gibt.