Tolansky-Verfahren

Das Tolansky-Verfahren, benannt nach dem Physiker Samuel Tolansky, ist ein Verfahren zur Schichtdickenmessung. Es beruht auf dem Prinzip der Interferenz. Bei der Betrachtung eines Interferenzmusters unter monochromatischem Licht wird dabei der Abstand der Interferenzstreifen und der Versatz der Inteferenzstreifen an einer Kante der Schicht gemessen um die Schichtdicke zu ermitteln.

Prinzip

Skizze zur Entstehung der Interferenzstreifen und deren Versatz an einer Kante

Eine Glasplatte wird leicht gekippt auf eine Schicht gelegt. Dabei schließen die Normalen der Platte und der Schicht einen kleinen Winkel α ein. Betrachtet man die Anordnung unter monochromatischem Licht, z.B. einer Natriumdampflampe, so ist ein charakteristisches Bild von äquidistanten Interferenzstreifen mit Abstand a zu erkennen. Die Lichtstrahlen löschen sich gerade dann aus, wenn der Abstand zwischen Glasplatte und Schicht ein Vielfaches der halben Wellenlänge ist. An einer Kante der Schicht kommt es nun zu einem Versatz diese Musters um die Länge l. Die Ursache dafür ist, dass Lichtstrahlen nun zusätzlich die Strecke d, Dicke der oberen Schicht, zurücklegen müssen. Diese ist jedoch kein Vielfaches der halben Wellenlänge. Der Lichtstrahl interferiert erst dann wieder, wenn gerade die Strecke d durch einen Versatz kompensiert wurde. Wie in der Skizze zu erkennen, ergeben sich daraus die wichtigen Zusammenhänge um auf die Schichtdicke zurückzuschließen.

$\tan\alpha=\frac{\lambda/2}{a}\quad\text{und}\quad \tan\alpha=\frac{d}{l}$

Durch Gleichsetzen erhält man die Formel für die Schichtdicke.

$d=\frac{l\cdot\lambda}{2a}$

Weblinks

• Aufbau und Wirkungsweise des Tolansky-Mikroskops (Uni Düsseldorf)