Doktorarbeit_Mairoser.pdf - OPUS - Universität Augsburg

5. Inbetriebnahme und Verbesserung des Sputtersystems
Flussdichte an der Probenposition in der Mitte der Spule. Weiterhin ist die Richtungsabhängigkeit
sowohl parallel zur Feldrichtung (b) als auch senkrecht dazu (c) gezeigt.
Die erreichbare magnetische Flussdichte hängt linear vom angelegten Spulenstrom ab.
Mit den Werten aus einem linearen Fit lässt sich das angelegte Magnetfeld berechnen
zu
B(I) = 12.5 · I G, (5.1)
wobei der Strom I in A anzugeben ist. Beim maximal möglichen Strom von 28 A wird
eine elektrische Leistung von etwa 1500 W umgesetzt.
In x-Richtung ist die Probenposition fest vorgegeben durch den geometrischen Aufbau
von Spule und Probenheizer. Der entsprechende Bereich ist in Abbildung 5.10
(b) grau hinterlegt. Man erkennt eine maximale Variation des Magnetfels an der Probenposition
von 10 G. Dies wurde auch so simuliert (Abbildung 5.9). In z-Richtung,
in der die Probe bewegt werden kann, ist das Magnetfeld im möglichen Fahrbereich
ebenfalls nahezu konstant (Variation deutlich weniger als 10 G). In Abbildung 5.10
(c) ist dieser Bereich ebenfalls grau hinterlegt. Insgesamt kann also von einem sehr
homogenen Magnetfeld an der Probenposition ausgegangen werden.
5.3.3. Encoder zur exakten Positionierung von θ und z
Um die für Neutronenexperimente nötige Genauigkeit in der Positionierung der Probe
sowohl in z-Richtung als auch beim Einfallswinkel θ zu erreichen, wurden für diese
beiden Achsen Encoder zum Auslesen der aktuellen Positionen installiert. An die z-
Achse des x-z-Tisches wurde ein gekapseltes inkrementelles Längenmesssystem (Heidenhain
LS 487C [129]) angebracht. Durch die vorhandenen Referenzmarken ist eine
absolute Positionierung mit einer Genauigkeit von ±3 µm möglich. Das Auslesen der
Signale erfolgt über eine PCI-Einsteckkarte (Heidenhain IK 220 [129]). Zur exakten
Auslesung des Drehwinkels θ wurde eine inkrementale Teilungstrommel (Heidenhain
ERA 4200C [129]) mit dem zugehörigen Abtastkopf (Heidenhain ERA 4280 [129]) an
die Drehdurchführung montiert. 3 Durch die ebenfalls vorhandenen Referenzmarken
ist auch hier eine absolute Positionierung möglich. Die Messgenauigkeit beträgt etwa
0,00125 ◦ . Um die Teilungstrommel an die am x-z-Tisch befestigte Drehdurchführung
zu montieren, waren umfangreiche Umbauarbeiten nötig. Abbildung 5.11 zeigt die
angebaute Teilungstrommel mit Abtastkopf sowie das gekapselte Längenmesssystem
zur Auslesung der z-Position.
Das Auslesen der Positionsdaten und die darauf basierende exakte Ansteuerung der
beiden Achsen wurden im Rahmen meiner Doktorarbeit in die bis dahin bereits entwickelte
Software integriert. Zum Anfahren der jeweiligen Positionen wird zuerst eine
Grobannäherung über die Standardschrittmotorsteuerung durchgeführt. Die exakte
Positionierung erfolgt dann sukzessive in immer kleineren Schritten, um den Sollwert
möglichst nicht zu überschreiten. Dies ist insbesondere für die θ-Achse notwendig, da
3 Die Signale werden ebenfalls über die PCI-Karte IK220 ausgelesen.
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