Doktorarbeit_Mairoser.pdf - OPUS - Universität Augsburg

4. Sputtersystem zur in situ
Neutronen-Reflektometrie
Wie in der Einleitung (Kapitel 1) bereits erwähnt, ist durch den hohen Neutronenfluss
des FRM II in Garching 1 Neutronen-Reflektometrie an dünnen Filmen möglich.
Um die Reflektometrie-Messungen in situ direkt im Anschluss an die Filmdeposition
durchführen zu können, wurde am Lehrstuhl für Experimentalphysik VI an der
Universität Augsburg in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität München
(Lehrstuhl E21) ein entsprechendes Depositionssystem entwickelt. Im Rahmen meiner
Doktorarbeit wurde das bis dahin mechanisch und elektrisch aufgebaute System in einer
Zusammenarbeit mit Mitarbeitern vom Lehrstuhl für Experimentalphysik VI, der
TU München und dem Helmholtz-Zentrum Geesthacht in Betrieb genommen. Hierzu
wurde von mir u. a. die notwendige Steuersoftware entwickelt. Der folgende Abschnitt
beschreibt die Grundzüge des Sputtersystems mit den entsprechenden Spezifikationen.
4.1. Aufbau des Sputtersystems
Abbildung 4.1 zeigt das fertige Sputtersystem, bevor erste Messungen am FRM II
durchgeführt wurden. Das System besteht aus einer höhenverstellbaren Vakuumkammer,
in der dünne Filme mittels Magnetron-Sputter-Deposition (Kapitel 2.1.2) hergestellt
werden können. Bis zu drei verschiedene Prozessgase werden über ein Gas-
Handling-System zur Verfügung gestellt. Die elektronischen Komponenten sind in
einem Rack zusammengefasst. Die komplette Ansteuerung erfolgt mithilfe eines Computers.
Da die Öffnung zur Experimentierkammer an der Beamline REFSANS nur
etwa 1 m × 1 m beträgt (Abbildung 3.6), wurden die Vakuumkammer und alle nötigen
Anbauten auf dieser maximal möglichen Grundfläche realisiert (Abbildung 4.2 (a)).
Da viele Materialien thermische Neutronen absorbieren und dadurch zum Teil aktiviert
werden (Kapitel 3.2.1), musste dies bei der Materialauswahl berücksichtigt
werden. So dürfen beispielsweise verwendete Stähle oder Magneten, die potentiell in
Kontakt mit Neutronen geraten, kein Cobalt enthalten. Weiterhin waren Teile, die
1 Der Fluss thermischer Neutronen in der Nähe des Brennelements beträgt laut Homepage des FRM
II 8·10 14 1/cm 2 s. Von dort aus werden die Neutronen über Strahlrohre zu den Experimenten geleitet.
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