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44 KAPITEL 3. EXPERIMENTELLE METHODEN
Metallfilm verstärkte Leckwellenspektroskopie Die nachfolgenden Messmetho-
de nutzt zur Schichtcharakterisierung das Prinzip der Leckwellenleitung [154]. Wie in
Abbildung 3.2 gezeigt, wird das Licht eines HeNe-Lasers (λ =632, 8 nm) über ein hoch-
brechendes Prisma (nPrisma =2, 0146)aufeinePolymerschichtgestrahlt.Währendbeider
m-Linienspektroskopie der Abstand zwischen Prisma und Polymerfilm variabel war, um
die eingekoppelte Lichtwelle durch Totalreflexion an beiden Polymergrenzflächen zu füh-
ren, hat das Polymer nun direkten Kontakt mit dem Prisma. Hierdurch tritt lediglich an
der Polymer/Luft-Grenzfläche Totalreflexion auf, während sich an der Prisma/Polymer-
Grenzfläche ein brechungsindexabhängiger Übergang ergibt. Die hieraus resultierenden
Vielfachinterferenzen sind schematisch in Abbildung 3.3 a) dargestellt und führen zur
Leckwellenleitung innerhalb der Polymerschicht. Im Strahlenbild ist die Lichtausbreitung
vergleichbar mit der in einem asymmetrischen Fabry-Perot-Interferometer, dessen Reflek-
tivität an der Rückseite einen Wert von | r |= 1hat. Mathematisch gesehen sind Leck-
wellen spezielle Lösungen der transversalen Resonanzbedingung. Werden die im Prisma
propagierenden Teilstrahlen aufsummiert, so ergeben sich bei bestimmten Phasenbedin-
gungen unterschiedlich stark ausgeprägte Minima in Reflexion, welche als Leckwellen-
resonanzen bezeichnet werden. Breite und Tiefe der Resonanzen sind abhängig sowohl
vom Reflexionsverhalten an der Prisma/Polymer-Grenzfläche als auch vom Einfallswin-
kel. Deutlich schärfere Resonanzen ergeben sich, wenn die Reflektivität durch eine auf-
gedampfte, semi-transparente Silberschicht von d =50nm Dicke verbessert wird [123].
Wegen der unterschiedlichen Phasensprünge bei Reflexion an einer Metallschicht, sind die
Spektren bei TE- und TM-polarisiertem Messlicht gegeneinander verschoben.
Abbildung 3.3 b) zeigt als Beispiel ein winkelabhängiges Reflexionsspektrum in TM-
Polarisation. Neben den Leckwellenresonanzen findet man im Gegensatz zum TE-Spektrum
bei großen Einfallswinkeln eine breite und tiefe Zusatzresonanz. Sie resultiert aus der kol-
Abbildung 3.2:
Messaufbau zur Metallfilm verstärkten Leckwellenspektroskopie: Strahlengang und
Schichtssysteme auf dem hochbrechenden Koppelprisma.