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Dokumentenidentifikation DE2933461C2 23.02.1989
Titel Verwendung einer ein transparentes Substrat und eine Abbildungsschicht aufweisenden Schichtenkombination zum Abbilden einer Oberflächenstruktur, insbesondere der Oberflächentopologie
Anmelder Energy Conversion Devices, Inc., Troy, Mich., US
Erfinder MacCormick-Goodhart, Mark Hamilton, Grosse Pointe Woods, Mich., US;
Cannella, Vincent David, Detroit, Mich., US;
Minko, Robert, East Detroit, Mich., US
Vertreter Müller, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 17.08.1979
DE-Aktenzeichen 2933461
Offenlegungstag 06.03.1980
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.02.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.1989
Free division/divided out on the grounds of lack of unity 29546405
IPC-Hauptklasse B44C 3/00
IPC-Nebenklasse A61B 5/10   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer ein transparentes Substrat und eine Abbildungsschicht aufweisenden Schichtenkombination zum Abbilden einer Oberflächenstruktur, insbesondere der Oberflächentopologie.

Es ist bereits bekannt, Oberflächentopologien von Fingern, sogenannte "Fingerabdrucke", auf Papier dadurch herzustellen, daß die betreffende Person den betreffenden Finger auf einem Stempelkissen abwälzt, so daß die erhabenen Teile der Fingeroberfläche geschwärzt werden, worauf der Finger auf dem Papier abgerollt wird und die geschwärzten erhabenen Teile dort in ihrer topologischen Anordnung deutlich sichtbar werden. Die verbleibende Schwärzung der Finger ist jedoch höchst unerwünscht.

Darüber hinaus ist es auch bekannt, Oberflächenstrukturen mit Silberhalogenidfilmen abzufotografieren, so daß durch geeignete Beleuchtung die Oberflächentopologie auf dem entwickelten Film als Negativ sichtbar wird. Im Umkehrverfahren kann das Negativ dann zu einem Positivbild umgewandelt werden. Dieses Sichtbarmachen nimmt aber eine erhebliche Zeit in Anspruch. Dies ist auch bei Verwendung von sogenannten "Thermofax-Papier" der Fall (US-PS 30 70 428).

Schließlich ist es auch bekannt (US-PS 35 33 823), Finger auf einem Abbildungsmaterial aufzudrücken, das auf einem Metallsubstrat aufgebracht ist, welches auf erhöhte Temperatur erhitzt ist. Aufgrund der Hystereseeigenschaft des Abbildungsmaterials können die sich mit der Temperatur ändernden Reflexionseigenschaften zur Herstellung einer Abbildung ausgenutzt werden. Um hiervon dauerhafte Bilder herzustellen, ist jedoch die zusätzliche Anwendung fotografischer Mittel erforderlich, was ebenfalls zeitraubend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Oberflächenstrukturen möglichst schnell und einfach abzubilden. Dabei soll eine gute Auflösung möglich sein, so daß auch gewisse "Mikrostrukturen" noch optisch in Erscheinung treten. Dabei sollen die zur Abbildung zu bringenden Oberflächen, beispielsweise Fingerkuppen, nicht bleibend verschmutzt oder anderweitig beeinträchtigt werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein an sich bekanntes (US-PS 40 00 334, 40 82 861) Material, das bisher für ganz andere Zwecke verwendet wurde, zum Abbilden der Oberflächenstruktur angewendet wird. Dieses Abbildungsmaterial ist ein solches, das bei ausreichender Energiebeaufschlagung dispergiert und bei darauffolgendem Abkühlen im dispergierten Zustand verbleibt. Es wird im folgenden als "Dispersionsmaterial" bezeichnet. Im nicht dispergierten, zusammenhängenden Zustand, in dem es in Form einer Abbildungsschicht ausgebildet ist, besitzt es eine hohe optische Dichte.

Bei der Erfindung wird die Oberflächenstruktur an der dem Substrat für die der Abbildungsschicht abgewandten Seite mindestens teilweise in Kontakt mit der Schichtenkombination aus mindestens einem transparenten Substrat und einer solchen Abbildungsschicht gebracht; gleichzeitig wird die Abbildungsschicht durch das Substrat hindurch mit Energie beaufschlagt. Die Energiebeaufschlagung wird hinsichtlich Stärke und/oder Dauer so gesteuert, daß die Abbildungsschicht in den von der Oberflächenstruktur nicht kontaktierten Bereichen der Schichtenkombination unter Bildung lichtdurchlässiger Bereiche dispergiert, in den anderen, von der Oberflächenstruktur dagegen kontaktierten Bereichen aber undispergiert bleibt.

Da solches Dispersionsmaterial beispielsweise in den oben zitierten US-Patentschriften schon beschrieben ist, erübrigt sich eine weitere eingehende Erörterung an dieser Stelle. Das Disperionsmaterial kann eine Legierung aus einer Mehrzahl von im wesentlichen wechselweise unlöslichen festen Komponenten mit einem Eutektikum niedrigen Schmelzpunkts enthalten. Wird Energie in einer solchen Stärke oder Menge angelegt, daß die absorbierte Energie im Dispersionmaterial über einen bestimmten kritischen Wert gelangt, der auf den Schmelzpunkt des Eutektikums bezogen ist, so wird das Abbildungsmaterial dispergierend verändert und zwar an den Stellen, an denen es der Energie ausgesetzt ist. Das vorher kontinuierlich in der Abbildungsschicht ausgebreitete Dispersionsmaterial schmilzt gewissermaßen auf und zieht sich lokal zu kleinen Kügelchen zusammen, so daß die sich dazwischen bildenden Öffnungen das Dispersionsmaterial zu einer nicht mehr zusammenhängenden, d. h. diskontinuierlichen Schicht umformen. Diese Kügelchen verbleiben dann nach dem Verfestigen an dem betreffenden Ort. Die optische Dichte der Abbildungsschicht ist hierdurch gegenüber dem vorherigen kontinuierlichen Ausbreitungszustand des Dispersionsmaterials mehr oder weniger stark vermindert.

Mit Hilfe der Erfindung sind die unterschiedlichsten Oberflächenstrukturen schnell und einfach abbildbar. So können Fingeroberflächen und andere Gewebeoberflächen zur Abbildung gelangen, was auch in der medizinischen Diagnose und Forschung sowie in Unterricht und Lehre Vorteil bietet. Die Abbildung beispielsweise pflanzlicher und tierischer Gewebeoberflächen kann auch auf einen Schirm vergrößert projiziert werden. Auch Metalle können hinsichtlich ihrer Oberflächentopologie abgebildet werden, um beispielsweise Mikrorisse und Oberflächenfehler leicht festzustellen.

Das Oberflächenbild nach der Erfindung ist ein vollformatiges transparentes Bild. Es kann direkt oder wie oben schon dargelegt vergrößert zur Abbildung gebracht werden. Falls erwünscht, kann es jedoch auch auf üblichen fotografischen oder anderen Reproduktionswegen weiterverarbeitet, insbesondere vervielfältigt werden. Die Projektion erlaubt die deutlichere Sichtbarmachung mikroskopischer Details.

Dabei erlaubt die Erfindung die Abbildung unmittelbar nach der Belichtung des Disperionsmaterials durch Strahlungsenergie beispielsweise mit Hilfe einer Xenon-Blitzlichtlampe ohne Verwendung von Chemikalien. Die Abbildung selbst ist permanent und daher archivfähig. Das Auflösungsvermögen ist sehr hoch, so daß Details bis herab zu etwa 3-5 µm deutlich abgebildet werden können. Schließlich ist die Erfindung auch durch Laien handhabbar.

Wenn die Kuppe eines Fingers auf die mit dem Dispersions- bzw. Abbildungsmaterial überzogene Seite eines die Abbildungsschicht bildenden Dispersionsfilmes gelegt und ein Lichtblitz einer Xenon-Blitzlampe, der nur einen Bruchteil einer Sekunde (z. B. nicht mehr als etwa 1 msec) dauert, durch die transparente Substratseite des Filmes gesandt wird, und zwar nur während der Periode, in der der Finger in Kontakt mit dem Film steht, wird ein äußerst klares transparentes Bild des Fingerabdruckes erzeugt. Dabei liegen die Vertiefungen der Fingeroberfläche in den transparenten Abbildungsbereichen des Filmes und wenigstens die erhöhten Teile der Oberfläche in den relativ undurchsichtigen Teilen des Filmes. Wenn der Fingerabdruck in stark vergrößerter Form auf einen Schirm oder einen photographischen Film abgebildet wird, der nachfolgend entwickelt wird, werden mikroskopisch kleine Details wie Poren oder andere kleine Vertiefungen klar sichtbar. (Wenn ein Dispersionsfilm mit kontinuierlicher Tönung verwendet wird, wird ein Grad an Transparenz in den Teilen des Filmes erzeugt, die den verschiedenen Teilen der Finger gegenüberliegen, entsprechend der Güte oder der Enge des Kontaktes zwischen den verschiedenen Punkten der Fingeroberfläche und dem Film, wodurch ein dreidimensionaler Effekt erzeugt wird). Ähnliche Ergebnisse werden erzielt wenn der Film belichtet wird, während andere Bereiche der Haut oder eines anderen Gewebes oder Flächen von verschiedenen Objekten gegen die Abbildungsschicht des Filmes angedrückt werden.

Diese überraschenden Ergebnisse resultieren aus Aufbau und Charakteristiken der Abbildungsschicht und dem Zusammenhang zwischen dem Gewebe oder der Objektfläche, und der Strahlungsenergie. Es kann auch die Schichtenkombination von der Seite der Abbildungsschicht her belichtet werden.

Die beschriebenen Dispersionsfilme haben eine dünne Schutzschicht von z. B. 0,5 µm, die über einer sehr dünnen Abbildungsschicht von z. B. 0,05 µm liegt, die eine hohe optische Dichte hat. Wie oben erwähnt, absorbiert diese undurchsichtige Abbildungsschicht sehr stark die elektromagnetische Energie der Blitzlampe, wobei die absorbierte Energie Wärme im Disperionsmaterial erzeugt. In Abwesenheit einer wärmesenkenden Fläche, die in Kontakt mit dem Film steht, wird die Temperatur in allen der Energie ausgesetzten Bereichen auf eine Schwellwerttemperatur erhöht, wodurch eine Verformung und Dispergierung des Dispersions- bzw. Abbildungsmaterials erzeugt wird. Diese Dispersion verfestigt sich dann, wenn keine Strahlungsenergie mehr anliegt, wodurch Öffnungen in dem ursprünglich kontinuierlichen Abbildungsmaterial entstehen. Bei dem bevorzugten Film mit kontinuierlicher Tönung nimmt der Grad, bis zu dem eine derartige Dispersion erfolgt, und das resultierende Verhältnis von Kügelchen zu freiem Zwischenraum an einem gegebenen Punkt des Filmes und damit der Grad der erzeugten Transparenz ab, und zwar mit einer Zunahme der Wärmemenge, die durch jede Oberflächenstelle des gegenüberliegenden Körpers abgeleitet wird.

Die elektromagnetische Energie wird an den Film nur während der Periode angelegt, in der die abzubildende Oberfläche in Kontakt mit dem Film steht. Es besteht dann auch keine Gefahr einer Unbequemlichkeit oder gar Verletzung des lebenden Hautgewebes, da die elektromagnetische Energie der Blitzlampe, die nur über einen Bruchteil einer Sekunde angelegt wird, keine ausreichende Wärmeenergie in der Abbildungsschicht erzielt, die die Haut in irgend einer Weise beeinträchtigen könnte. Es ist bekannt, daß manche Teile des menschlichen Körpers stärker wärmeempfindlich sind als andere. Beispielsweise ist das Hautgewebe am Handgelenk mehr wärmeempfindlich als die wesentlich dickere Haut der Finger. Es wurde festgestellt, daß bei Verwendung einer üblichen Xenon-Blitzlampe, die eine Strahlungsenergie in der Größenordnung von etwa 0,6 bis 1,0 Joule/cm² und einer Blitzdauer in der Größenordnung von etwa 1 msec die erzeugte Wärme nicht so hoch ist, daß Benachteiligungen oder Unbequemlichkeiten bei der Abbildung der Finger auftreten. In einigen Fällen kann jedoch bei dieser Blitzdauer ein unbequemes Gefühl entstehen, jedoch keine Verbrennung, wenn z. B. das Hautgewebe eines Handgelenkes abgebildet werden soll. Bei der Herstellung von Bildern von Hautgewebe von anderen Teilen des Körpers wird daher eine Blitzlichtbelichtung von nicht mehr als 0,1 msec vorgezogen.

Ein weiterer Vorteil einer derartigen Blitzzeit besteht darin, daß kurze Blitzzeiten im Dispersionsmaterial Abbildungen mit höherer Auflösung als längere Blitzzeiten erzeugen. Eine Verlängerung der Blitzzeiten etwa auf eine Größenordnung von ¹/&sub5;&sub0; Sekunde würde die Bildauflösung in den Filmen schädlich beeinflussen. Kürzere Blitzzeiten sind daher erwünscht sowohl wegen der Vermeidung von Unbequemlichkeit bei der Person, deren Haut abgebildet werden soll, als auch wegen einer Maximierung der Auflösung oder Klarheit des erzeugten Bildes.

Daß die erhabenen Abschnitte einer abzubildenden Oberfläche einen guten Kontakt mit der mit dem Abbildungsmaterial überzogenen Seite des Dispersionsfilmes bilden und daher einen wirksamen wärmesenkenden Effekt bewirken können, ist nicht ohne weiteres zu erwarten. Bei den bekannten Filmen wird die äußere Wärme auf die Substratseite des Filmes aufgebracht, so daß die Fläche, die die Abbildungsschicht bzw. die Abbildungsseite des Filmes berührt, Wärme abführen würde, die aus dem Substrat auf die Abbildungsschicht übergeht.

Bei der Erfindung tritt der wärmesenkende Effekt bei Wärme auf, die von Anfang an in der Abbildungsschicht erzeugt wird durch auf diese Schicht gerichtete elektromagnetische Strahlung. Es ist ferner nicht zu erwarten, daß die Abschnitte der abzubildenden Fläche, die die Abbildungsschicht des Bildes berühren, einen wirksamen wärmesenkenden Effekt bei einer Wärmequelle haben könnten, die durch einen Energieimpuls mit einer Dauer von einem Bruchteil einer Sekunde erzeugt wird. Einer der Gründe weshalb die den Film berührenden Teile der abzubildenden Fläche einen wärmesenkenden Effekt auf Disperionsfilme ausüben, auch wenn die Energiequelle nur während eines kurzen Zeitintervalls wirkt, besteht vielleicht darin, daß die Dynamik der Dispersion der Abbildungsschicht derart ist, daß diese Dispersion über eine Zeitspanne nach Beendigung des Anlegens der elektromagnetischen Energie erfolgt und der wärmesenkende Effekt der abzubildenden Fläche nach dem Abschalten der elektromagnetischen Energie wirksam bleibt. Es war ferner nicht anzunehmen, daß ein erwünschtes scharfes Bild mittels variablen wärmesenkenden Effekten durch eine Schutzschicht zwischen der Abbildungsschicht und dem Kontaktpunkt der abzubildenden Oberfläche mit dem Aufzeichnungsfilm hindurch herstellbar ist, die mehrere Male dicker als die Abbildungsschicht ist, weil die Schutzschicht die wärmeabsenkende Wirkung zerstreuen und die erreichbare Bildauflösung nachteilig beeinflussen würde. Die bei den beschriebenen Filmen verwendete Schutzschicht ist jedoch so dünn, (d. h. unter einem Mikrometer), daß die erwartete Auflösung, nämlich die Größenordnung der Dicke der Schutzschicht, sehr effektiv ist und sehr kleine Details, wie Rippen und Poren von Hautgewebe gut sichtbar macht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dauer der elektromagnetischen Energie nicht größer als etwa 1 msec (d. h. eine Zeitspanne, die gewährleistet, daß das erzeugte Bild nicht unscharf wird auch dann nicht, wenn der Finger um ein kleines Stück bewegt wird wenn er auf dem Film liegt). Ein solches scharfes Bild ist nicht so einfach möglich, beispielsweise in dem Fall, wenn ein Wärmeimpuls an den Film angelegt wird, der wenigstens mehrere Sekunden dauert, wobei während dieser Zeit die Abbildungsfläche auf dem Film liegen muß, um den gewünschten Wärmeabsenkungseffekt herbeizuführen.

Die besten Ergebnisse lassen sich mit der Erfindung erzielen, wenn die abzubildende Oberflächenstruktur weich und nachgiebig ist, wie z. B. Hautgewebe, unabhängig davon, ob ein Film mit kontinuierlicher Tönung oder starkem Kontrast verwendet wird. Wenn der Körperteil gegen den Film gedrückt wird, nimmt die Fläche und die Innigkeit des Kontaktes der Körperfläche mit dem Druck zwischen dem Körperteil und dem Film zu. Der wärmeabsenkende Effekt des Körperteiles und die Klarheit und Auflösung der Abbildung kann leicht optimiert werden. Ferner variiert die Menge der durch den Kontaktkörper zerstreuten Wärme mit dem Durck, der auf die verschiedenen Punkte der den Film berührenden Fläche ausgeübt wird. Der Druck an den Spitzen der Vorsprünge des Körperteils, der gegen den Film gedrück wird und die den Anfangskontakt mit dem Film herstellen, ist daher größer als der Druck an den Teilen des Körperteiles benachbart zu diesen Spitzen der Vorsprünge, so daß eine Abstufung des auf die verschiedenen Punkte durch den Körper ausgeübten Druckes entsteht.

Die Wärmeleitfähigkeit der verschiedenen Punkte einer Oberflächenstruktur eines solchen Körperteiles, der gegen den Film gedrückt wird, variiert mit dem angewendeten Druck, so daß bei der Herstellung eines Bildes der Oberfläche eines solchen Körperteiles auf einem Film mit kontinuierlicher Tönung eine Abstufung der Undurchsichtigkeit und der Durchlässigkeit sowie ein dreidimensionaler Effekt entsteht. Auch die Vertiefungen der Körperfläche haben einen ähnlichen variablen Wärmeabsenkungseffekt abhängig von der Tiefe dieser Vertiefungen an jedem Punkt des Körperteiles, der in Kontakt mit dem Film steht.

Bei der Herstellung guter Abbildungen von Oberflächenstrukturen von festen Stoffen, wie z. B. den Oberflächen von metallischen Gegenständen, in denen Risse oder andere Fehler festgestellt werden sollen, treten manchmal Probleme auf. Da die meisten Metalloberflächen, mikroskopisch gesehen, grob sind, ist es schwierig, einen engen Kontakt herbeizuführen, der Oberflächendetails klar herausbringt, wie sie bei weichen nachgiebigen Körpern erzeugt werden. Metallflächen berühren daher die Abbildungsschicht in der Regel nur an relativ weit entfernten Punkten, so daß die Räume zwischen diesen Kontaktpunkten, die keine wärmesenkenden Wirkungen haben, als freie oder transparente Bereiche in der Schicht vorhanden sind, weshalb Oberflächenrisse und andere Fehler in dem erzeugten Bild nicht erscheinen. Wird jedoch eine dünne Schicht eines wärmeübertragenden Materials, z. B. eine geeignete Flüssigkeit oder ein Fett geeigneter Dicke verwendet, können weitere Teile einer solchen Oberfläche zwischen den Kontaktspitzen der Metallfläche einen effektiven variablen wärmesenkenden Effekt auf die Abbildungsschicht ausüben, wodurch Oberflächenfehler herausgearbeitet werden können. Ein anderes Mittel zum Herausarbeiten der Oberflächen-Topologie der Oberflächen von harten Gegenständen besteht darin, das Substrat und andere Schichten der Schichtenkombination aus einem sehr nachgiebigen und geschmeidigen sowie verformbaren Material herzustellen, das kleinen Veränderungen in der Höhe der festen Flächenbereiche des abzubildenden Körpers folgen kann.

Normalerweise wird der beschriebene Dispersionsfilm über eine Maske belichtet oder indem ein Voll-Format-Bild auf die mit der Abbildungsschicht überzogene Seite der Schichtenkombination projeziert wird. Bei dem beschriebenen Abbildungsprozeß wird jedoch das Abbildungsmaterial durch das transparente Substrat hindurch belichtet, während die abzubildende Fläche gegen die andere Seite der Schichtenkombinat gedrückt wird, die von dem belichteten Substrat durch die anfangs kontinuierliche undurchsichtige Abbildungsschicht getrennt ist.

Der oben beschriebene Wärmeabsenkungseffekt, der durch die verschiedenen vorspringenden oder zurückgesetzten Abschnitte der abzubildenden Oberfläche entsteht, könnte vermutlich dann nicht wirksam erreicht werden, wenn die Oberfläche beispielsweise einen relativ großen Abstand von dem Abbildungsmaterial hätte oder wenn das letztere sehr dick wäre. Dies kommt davon, daß dickere Filme eine hohe Wärmespeicherkapazität haben, so daß die wärmesenkende Wirkung der Kontaktfläche relativ kleiner ist. Auch ein größerer Abstand zwischen der Kontaktfläche und dem Abbildungsmaterial reduziert den hohen Auflösungseffekt der Wärmeabsenkung, die durch die Kontaktfläche erzeugt wird. Die meisten auf Wärme ansprechenden Aufzeichnungsmaterial, die gegenwärtig in Gebrauch sind, sind nicht sehr empfindliche gegenüber Strahlungsenergie und sie haben gewöhnlich schwach gefärbte oder transparente Abbildungsschichten auf einem Papier oder transparenten Substraten, wobei die Abbildungsschichten relativ dunkle sichtbare Bilder erzeugen wenn sie einer extern angelegten Wärmeenergie ausgesetzt werden. Der differenzielle Wärmeabsenkungseffekt einer Kontaktfläche würde nicht die guten Ergebnisse ermöglichen, wenn er bei diesen von anfang an volltransparenten Filmen oder anfangs undurchsichtigen Papieren angewendet werden würde, wenn diese der Strahlungsenergie von der Substratseite her ausgesetzt werden, weil diese Filme keine sehr wirksame Abbildungsschicht haben, die Strahlungsenergie absorbiert und/oder weil das Substrat undurchsichtig ist.

Das Substrat soll daher gegenüber der Strahlungsenergie transparent sein und vorzugsweise sollte eine dünne Abbildungsschicht mit hoher optischer Dichte vorgesehen sein, um die Strahlungsenergie zu absorbieren und zwar für eine abzubildende Oberfläche, die gegen die mit dem Dispersionsmaterial überzogene Seite der Schichtenkombination angedrückt wird, um einen Wärmeabsenkungseffekt mit hohem Auflösungsvermögen bei der Wärme zu erzielen, die im Disperionsmaterial erzeugt wird, wenn die Strahlungsenergie von der Substratseite her zugeführt wird.

Da die im Trockenverfahren verarbeitbare Schichtenkombination ein Bild unmittelbar nach der Belichtung durch die Blitzlampe erzeugt, steht eine genaue Abbildung der Oberfläche unmittelbar zur Verfügung, ohne daß Chemikalien zur Herstellung des Bildes erforderlich sind, so daß die Erfindung auch durch ungeübtes Personal und mit einfachen Vorrichtungen angewendet werden kann. Es können daher Fingerabdruckvorrichtungen für Polizeistationen und dergleichen, Vorrichtungen zum Abbilden von Geweben für Krankenhäuser und Ärzte sowie Schulen und andere Institutionen, die nach dem Verfahren der Erfindung arbeiten, zu sehr niedrigen Kosten hergestellt werden.

Eine solche Vorrichtung kann ein Gehäuse aufweisen mit einer nach oben federbelasteten transparenten Plattform zur Aufnahme des Filmes, die an einen auf Druck ansprechenden Steuerschalter oder dergleichen gekoppelt ist. Eine Aufzeichnung der Gewebeoberflächen- Topologie kann gemacht werden indem die Finger oder ein anderes Gewebe auf die mit dem Dispersionsmaterial überzogene Seite einer Schichtenkombination gedrückt wird, die sich über die Plattform erstreckt. Wenn der Druck auf die Plattform einen optimalen Wert erreicht hat, schaltet der Steuerschalter momentan eine Blitzlampe ein, deren Licht durch die Plattform und die Substratseite gerichtet ist, wodurch unmittelbar ein klares Bild der Oberfläche des Gewebes erzeugt wird.

Wird die Schichtenkombination dann von der Rückseite her beleuchtet, so wird das Bild klar sichtbar. Wenn die filmartige Schichtenkombination auf eine Rolle aufgewickelt ist und zwischen einer Zufuhr- und einer Aufnahmerolle in der Vorrichtung verläuft, kann beim Belichten der neubelichtete Abschnitt automatisch vorgerückt werden zu einer Station, in der er von rückwärts beleuchtet wird, so daß die Abbildung der Oberflächen- Topologie des Gewebes und die Qualität des Bildes unmittelbar geprüft werden können.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert; daher zeigt

Fig. 1 stark vergrößert einen Schnitt durch eine Schichtenkombination;

Fig. 2 einen Querschnitt nach Fig. 1, nachdem eine Hautoberfläche, wie z. B. die Kuppe eines Fingers auf die mit dem Dispersionsmaterial überzogene Seite der Schichtenkombination aufgelegt worden ist;

Fig. 3 die Entwicklung von Diskontinuitäten oder Öffnungen in der anfangs kontinuierlichen Abbildungsschicht, wenn ein Blitz einer Strahlungsenergie durch das transparente Substrat nach Fig. 2 auf die Abbildungsschicht gerichtet worden ist;

Fig. 4 einen Photodruck eines Fingerabdruckes, der direkt von einer transparenten Abbildung vergrößert worden ist, die aus nach Fig. 7 hergestellt wurde;

Fig. 5 einen photographischen Druck eines noch stärker vergrößerten Bildes eines Teils des Fingerabdruckes nach Fig. 4, ebenso direkt vergrößert von einem transparenten Bild, das nach Fig. 7 hergestellt wurde, wobei die Bildauflösung dargestellt ist, bei der einzelne Poren klar sichtbar sind;

Fig. 6 einen photographischen Druck eines Arm-Hautgewebes, direkt vergrößert aus einem transparenten Bild, das gemäß Fig. 7 hergestellt wurde;

Fig. 7 einen weiter vergrößerten Schnitt einer Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3, wobei verschiedene Bereiche oder Schichten dargestellt sind, die in den Fig. 1 bis 3 nicht sichtbar sind;

Fig. 8 ein graphisches Schaubild mit einer Darstellung der Veränderung der optischen Dichte nach Fig. 7 unter verschiedenen Stärken der Strahlungsenergie, wobei keinerlei Hautgewebe oder keine andere Oberfläche auf der mit dem Dispersionsmaterial überzogenen Seite der Schichtenkombination angeordnet war;

Fig. 9 schematisch eine Fingerabdruckvorrichtung; und

Fig. 10 in Draufsicht die Stationen der Maschine nach Fig. 9 zur Aufnahme und Besichtigung der Proben.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform einer hochempfindlichen Schichtenkombination 9, die für die Erfindung verwendbar ist. Sie umfaßt ein transparentes Substrat 10, das vorzugsweise aus einem Polyester-Material, wie z. B. Polyäthylen-Terephthalat mit Mikrofilm-Qualität, besteht. Die Dicke des Substrates 10 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 0,175 mm, insbesondere zwischen 0,075 bis 0,125 mm. Auf dem Substrat ist z. B. im Vakuum eine dünne kontinuierliche Abbildungsschicht 11 aus einem Dispersionsmaterial niedergeschlagen, was aus einer oder verschiedenen Materialschichten bestehen kann. Die Dicke der Schicht 11 ist derart, daß sich eine optische Dichte von 1,0 bis 2,5 ergibt. Allgemein liegt die Dicke der Abbildungsschicht 11 bei 0,01 bis 0,1 µm, vorzugsweise bei etwa 0,05 µm. Die dünne Schicht 11 absorbiert Strahlungsenergie, die beispielsweise durch eine Blitzlampe erzeugt wird und wenigstens teilweise in Wärmeenergie umgewandelt wird, wodurch die Temperatur auf einen Wert steigt, bei dem das Material dispergiert und einen diskontinuierlichen Film bildet, der den Durchtritt von Licht durch die Schicht 11 ermöglicht. Obwohl in den Fig. 1 bis 3 nicht gezeigt, kann, um den Zutritt von Feuchtigkeit und Sauerstoff zur Schicht 11 zu verhindern, eine dünne transparente Schicht aus einem Dichtmaterial (z. B. 0,02 µm), die als Passivierungsschicht bezeichnet wird zwischen der Schicht 11 und dem darunterliegenden Substrat 10 und zwischen der Schicht 11 und einer im wesentlichen transparenten Schutzschicht 12 vorgesehen sein. Die Überzugs-Deck- oder Schutzschicht 12 kann eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 10 µm haben und vorzugsweise nicht mehr als etwa 1 µm, insbesondere ist sie etwa 0,5 µm dick, bei welchem Wert sich die höchste Auflösung ergibt.

Sie besteht zweckmäßigerweise aus einem geeigneten Polymerharz, beispielsweise Polyurethan, Silikonharz oder Polyvinylidin-Chlorid. Die Schutzschicht 12 kann ferner ein Photodeckmittel enthalten, beispielsweise Polyvinylcinnamat. Sie kann aufgeschleudert, aufgewaltz, aufgesprüht oder in anderer Weise aufgebracht werden.

Wenn auf dieser Seite der Abbildungsschicht 11 eine Passivierungsschicht vorgesehen wird, kann sie im Vakuum auf das Substrat aufgebracht werden, ehe die Schicht 11 darauf niedergeschlagen wird und die andere Passivierungsschicht kann in derselben Weise auf der Schicht 11 aufgebracht werden, ehe die Schutzschicht 12 niedergeschlagen wird. Die Passivierungsschichten können SiO, SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, GeO&sub2;, TeO&sub2; und Bi&sub2;O&sub3; aufweisen.

Die Passivierungsschichten verhindern oder beschränken eine Oxydation der Abbildungsschicht 11 aus dem Dispersionsmaterial und sie vermeiden dadurch eine eventuelle Verschlechterung ihrer optischen Dichte.

Diese Passivierungsschichten bewirken ferner die Grenzschicht-Adhäsion zwischen dem Substrat 10 und der Schicht 11 und zwischen der letzteren und der Schutzschicht 12. Die Passivierungsschichten haben zweckmäßigerweise jeweils eine Dicke von 0,006 bis 0,05 µm und insbesondere zwischen 0,01 und 0,03 µm.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt dieser Schichtenkombination 9, nach Fig. 1, nachdem ein Hautgewebe als Oberflächenstruktur 14, die eine Fingerkuppe sein kann, gegen die Schutzschicht 12 angepreßt worden ist. Dieses Hautgewebe hat Vorsprünge 14a, 14b, 14c usw., zwischen welchen Vertiefungen oder Aussparungen 14e, 14f, 14g, 14h usw. vorhanden sind. Die Aussparungen haben verschiedene Tiefen (wie dargestellt) und die Aussparung 14g ist eine Pore in dem Hautgewebe.

In Fig. 2 ist die Abbildungsschicht 11 noch eine kontinuierliche und undurchsichtige Schicht. Gemäß Fig. 3 wird ein Lichtblitz einer Strahlungsenergie 6a mit einer Stärke, wie sie handelsübliche Xenon-Blitzlampen erzeugen, durch die Substratreihe zugeführt, wobei die Abbildungsschicht 11 diese Energie absorbierend in Wärmeenergie umwandelt. Es wurde festgestellt, daß Wärmeenergie, die bisher ausreichte, die Abbildungsschicht 11 aus Dispersionsmaterial zu dispergieren, um Öffnungen oder Diskontinuitäten in dieser Schicht zu bilden, nicht oder nicht denselben Dispergiereffekt in den Bereichen hat, die in Kontakt mit den anfangs vorspringenden Teilen der Oberflächenstruktur 14 stehen. In den Bereichen des Hautgewebes, in denen die Aussparungen oder Vertiefungen 14e, 14f, 14g usw. liegen, dispergiert die Abbildungsschicht 11 dagegen in der erwarteten Weise, um transparente Bereiche 11a, 11b, 11c, 11d und 11e unmittelbar gegenüber den Aussparungen oder Vertiefungen 14e, 14f, 14g, 14h und 14i zu bilden.

Es wird somit ein Bild erzeugt, das der Oberflächen-Topologie bzw. Struktur 14 des Hautgewebes angenähert ist, das gegen die Schutzschicht 12 angedrückt wird.

In einem Dispersionsfilm mit hohem Kontrast hat jeder der transparenten Bereiche 11a, 11b, 11c, 11d und 11e den selben Grad an Transparenz und enthält bei Betrachtung unter dem Mikroskop im Abstand liegende Kügelchen des Abbildungsmaterials mit einem konstanten Verhältnis von Kügelchen zu freiem Raum. Bei einem Film mit kontinuierlicher Tönung variiert das Verhältnis von Kügelchen zu freiem Zwischenraum der transparenten Bereiche 11a, 11b, 11c, 11d und 11e mit der Innigkeit oder Enge des Kontakts oder Druckes an den verschiedenen Abschnitten jedes vorstehenden Teiles 14a, 14b usw. der Gewebeoberfläche und der Tiefe der verschiedenen Abschnitte jeder Vertiefung oder Aussparung 14b, 14f usw. Da die Abbildungsschicht 11 nicht durch die in ihr erzeugte Wärme beeinflußt wird, bis ein gegebener Schwellwert oder ein kritischer Wert von nicht zerstreuter oder nicht abgeleiteter Wärme in ihr erzeugt worden ist, sollte die Stärke der Strahlungsenergiequelle ausreichen, die Bereiche des Filmes, bei denen die Wärme nicht abgesenkt worden ist, über die Dispersionstemperatur des Filmes anzuheben. Sie sollte jedoch nicht ausreichen, die stark gekühlten Bereiche des Filmes auf seine Dispersionstemperatur zu bringen. Bei Verwendung eines Dispersionsfilmes mit kontinuierlicher Tönung, bei dem eine Abstufung im Grad der Transparenz entsprechend dem Grad der Wärmeabsenkung an der Grenzfläche zwischen dem Film und der abzubildenden Oberflächenstruktur 14 erzeugt wird, ergeben sich mehr Informationen über die Oberflächen-Topologie des Kontaktkörpers als bei Verwendung eines Filmes mit hohem Kontrast.

Die Fig. 5 zeigt eine Vergrößerung eines Teils der Fig. 4 und sind photographisch Drucke eines Fingerabdruckes, die direkt aus dem Transparent vergrößert worden sind, das gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung eines Dispersionsmaterials hergestellt wurde.

In diesen Photos sind die vorstehenden Bereiche der Oberflächenstruktur 14 des Hautgewebes als helle Flächen und die Vertiefungen als dunkle Flächen dargestellt. Diese Bilder wurden auf einem Film mit kontinuierlicher Tönung erzeugt, bei denen der Grad der Dunkelheit des Bildes von grau bis schwarz variiert, um einen dreidimensionalen Effekt zu bewirken. Fig. 5 zeigt die Poren von 14g als schwarze Punkte, ein Beweis für das feine Auflösungsvermögen beim Verfahren nach der Erfindung. Auch Fig. 6 zeigt ein Beispiel für diese Ergebnisse, wobei ein photographischer Druck dargestellt ist, der direkt aus dem Transparent vergrößert wurde, das gemäß der Erfindung hergestellt wurde, wobei ein Teil eines Armes gegen die Schutzschicht 12 des Filmes gepreßt wurde. Die Oberflächenbilder nach Fig. 4 bis 6 wurden auf einem Film wie demjenigen nach Fig. 7 hergestellt, wobei die Strahlungsenergie der Xenon-Blitzlampe im Bereich von etwa 0,6 bis 1,0 Joule/cm² lag mit einer Blitzdauer zwischen etwa 10&supmin;³ bis 10&supmin;&sup5; Sekunden.

Die Abbildungsschicht 10 sei es ein Film mit hohem Kontrast oder mit kontinuierlicher Tönung gemäß z. B. den US-PS 42 67 261, 40 00 334, 40 82 861 und 41 99 615, kann eine Einzelschicht aus einer Legierung sein, die im wesentlichen homogen oder gleichförmig durch die gesamte Schicht ist, die jedoch mikroheterogen bezüglich ihrer im wesentlichen wechselseitig unlöslichen festen Komponenten ist und die ein eutektisches Gemisch hat, wie in der US-PS 42 11 838 beschrieben.

Jene US-Patentschriften beschreiben das gleichzeitige Niederschlagen der im wesentlichen wechselweise unlöslichen Komponenten der Legierung in einer einzigen Niederschlagsstufe, um die im wesentlichen homogene und gleichmäßige einzige Legierungsschicht zu erhalten.

In einer besonders bevorzugten Form eines Filmes wie in der US-PS 42 11 838 beschrieben, enthält die Abbildungsschicht 11 aus Dispersionsabbildungsmaterial, die auf dem Substrat 10 niedergeschlagen worden ist, eine Mehrzahl von separaten übereinander liegenden Schichten 11a, 11b und 11c (Fig. 7) aus unterschiedlichen und im wesentlichen wechselseitig unlöslichen Komponenten mit relativ hohen Schmelzpunkten und relativ niedrig schmelzenden Eutektikas, sowie mit Grenz- oder Zwischenflächen zwischen diesen Schichten mit relativ niedrigen Schmelzpunkten. Die relativ niedrigen Schmelzpunkte der Zwischenschichten zwischen den separaten Schichten entsprechen im allgemeinen dem relativ niedrig schmelzenden Eutektikum der Komponenten der separaten Schichten. Passivierungsschichten 16 und 18 sind entsprechend auf dem Substrat 10 und auf der Abbildungsschicht 11 niedergeschlagen und eine Schutzschicht 12 ist vorzugsweise auf der Außenseite der Schichtenkombination 9 aufgebracht.

Die Abbildungsschicht 11 wird nun einer elektromagnetischen Energie 16a beispielsweise einer Xenon-Blitzlampe in einer Stärke ausgesetzt, bei der die nicht zerstreute oder nicht abgeleitete erzeugte Wärmeenergie über einen bestimmten kritischen Wert steigt und die Temperatur der Schicht auf die relativ niedrigen Schmelzpunkte der Filmgrenzschichten oder Zwischenschichten erhöht, um die niedrig schmelzenden Zwischenschichten zu schmelzen und die verschiedenen und im wesentlichen wechselweise unlöslichen Komponenten der separaten Schichten in die im wesentlichen geschmolzenen Zwischenschichten einzubauen und dadurch das Abbildungsmaterial in einen im wesentlichen fluidischen Zustand zu bringen, in welchem infolge der Oberflächenspannung des Materials das im wesentlichen undurchsichtige Material dort, wo es der Energie ausgesetzt wird, zum Dispergieren gebracht wird, so daß es sich zu einem diskontinuierlichen Material umformt mit Öffnungen und verformten Material, das sich an Ort und Stelle nach dem Anlegen der Energie verfestigt, während durch die Öffnungen Licht durchtreten kann, um die optische Dichte dort zu verringern.

Die niedergeschlagenen separaten Schichten der verschiedenen und im wesentlichen unlöslichen Komponenten, wie Wismut und Zinn, haben relativ hohe Schmelzpunkte (278° C bzw. 232° C), sie haben jedoch relativ niedrig schmelzende Grenzschichten infolge der Energie der Mischung der separaten Komponenten an den Grenzflächen, oder sie können eine Schicht aus einem eutektischen Gemisch der separaten Komponenten enthalten, die mikroskopisch dünn sein kann. Das Aufbringen der elektromagnetischen Strahlungsenergie 16a über dem bestimmten kritischen Wert veranlaßt die Komponenten an den Grenzflächen, im wesentlichen zu schmelzen, wobei die Komponenten der separaten Schichten aufgebrochen werden und wenigstens wesentliche Teile von ihnen in die Schmelze aufgenommen werden. Als Folge hiervon wird die feste kontinuierliche Abbildungsschicht 11 einschließlich der separaten Schichten in einen im wesentlichen fluidischen Zustand umgewandelt, in welchem die Oberflächenspannung das Material zum Dispergieren bringt und zu einer Veränderung zu einer diskontinuierlichen Schicht.

Infolge der niedrigen Schmelzpunkte tritt dies bei einer geringen Stärke der angelegten Energie ein und man erhält daher einen hoch empfindlichen Film.

Durch Verwendung einer Mehrzahl von separaten Schichten von unterschiedlichen und im wesentlichen wechselweise unlöslichen Komponenten, wie Wismut und Zinn, die relativ niedrig schmelzende Eutektika und relativ niedrig schmelzende Grenzschichten oder Zwischenschichten haben, lassen sich zahlreiche Verbesserungen und Vorteile erzielen. U. a. ist es nicht erforderlich, eine im wesentlichen homogene oder gleichmäßige Schicht einer niedergeschlagenen Legierung vorzusehen, die damit verbundenen Schwierigkeiten werden vermieden. Ferner werden die Schwierigkeiten beim Steuern der relativen Anteile der Komponenten vermieden, die beim Aufbringen oder Niederschlagen einer solchen Legierungsschicht auftreten.

Geeignete Komponenten für die entsprechenden Schichten können ausgewählt und einfach und leicht auf dem Substrat in den gewünschten Mengen und in der gewünschten Reihenfolge niedergeschlagen werden, um die Schicht aus dem Dispersionsmaterial mit den gewünschten Eigenschaften zu bilden, z. B. den Schmelzpunkt der niedrig schmelzenden Grenzschichten zwischen den Schichten, der Stärke der absorbierten Wärmeenergie, um die kontinuierliche Schicht zu dispergieren und in eine diskontinuierliche Schicht umzuwandeln.

Die Gamma-Funktionen dieser Filme sind eine Funktion mehrerer Parameter, die gesteuert werden können.

Zu diesen Parametern gehören die relative Dicke jeder Komponent-Schicht der Abbildungsschicht 11, die Dichte der Kernbildungspunkte sowie die Behinderungen gegen die Kernbildung wie die kumulative Kristall-Struktur, Feststoffe und Verunreinigungen in den Komponent-Schichten, die thermischen Eigenschaften der Komponent-Schichten, des Substrates 10, der Schutzschich 12 und der anderen Schichten, sowie der Kristallkorngröße und die Orientierung der Komponent-Schichten.

Bei Filmen mit kontinuierlicher Tönung, die einen niedrigen Gamma-Wert haben, können die Parameter so gewählt werden, daß sie die Dispersion der Abbildungsschicht 11 und ihre Umformung zu einer diskontinuierlichen Schicht, die durch die Oberflächenspannung veranlaßt wird, verzögern, ferner kann die Stärke der Dispersion und diese Umformung entsprechend der Stärke der angelegten Energie über diesen kritischen Wert gesteuert werden, um die Stärke der Umformung und den Bereich der Öffnungen in der Abbildungsschicht 11 zu vergrößern und den Bereich des verformten Materials in der Schicht zu verringern und damit die optische Dichte der Schicht entsprechend der Intensität der angelegten Energie über diesem kritischen Wert zu verringern, um auf dem trockenverarbeitbaren Film eine Abbildung mit kontinuierlicher Tönung oder Grauabstufung zu erhalten. Die Mittel zum Verzögern und Steuern der Dispersion des Dispersionsmaterials verzögern die Rückrollbewegung des verformten Materials von den anfänglichen Öffnungen in der Schicht und sie steuern die Stärke dieser Rück-Rollbewegung des verformten Materials entsprechend der Stärke der angelegten Energie über diesem bestimmten kritischen Wert.

Die verschiedenen Schichten der Abbildungsschicht 11 des Dispersionsmaterials nach Fig. 7 und ebenso die Passivierungsschichten können auf dem Substrat 10 in verschiedener Weise aufgebracht werden, beispielsweise u. a. durch Vakuumniederschlag, einschließlich Widerstandsbeheizung oder Elektronenstrahlniederschlag. Im Falle eines Niederschlags im Vakuum mit Widerstandsheizung kann eine Vakuumkammer benützt werden mit einer Halterung aus Kupfer zum Halten des Substrates des Filmes. Unterhalb des Substrats 10 und gehalten von der Kupfer-Halterung ist eine Mehrzahl von widerstandsbeheizten Behältern aus Wolfram, Molybdän, Tantal oder dergleichen angeordnet, abhängig von den zu verdampfenden Materialien. Diese Behälter sind eng nebeneinander und 15 bis 23 cm unter dem Substrat angeordnet. Ein Glaszylinder ist zweckmäßigerweise zwischen dem Substrat 10 und den Behältern in dem Niederschlagssystem angeordnet, um eine Verschmutzung des Restes des Systemes durch die aus den Behältern zu verdampfenden Materialien zu verhindern. Die Kupfer-Halterung wird vorzugsweise auf etwa Raumtemperatur gehalten. Die zu verdampfenden Materialien werden separat in den verschiedenen Behältern angeordnet, beispielsweise Wismut und Zinn und ebenso die Materialien für die Passivierungsschichten, wenn solche vorgesehen sind.

Das Vakuum in der Kammer wird auf 1 bis 5 × 10-6 Torr gebracht, wodurch zuerst das Polyester-Substrat entgast wird, das von der Kupfer-Halterung gehalten wird. Die Schichten der einzelnen Komponenten, die die Dispersionsschicht und die Passivierungsschichten bilden, werden sukzessive auf dem Substrat in der gewünschten Dicke aus den verschiedenen Behältern niedergeschlagen indem sukzessive diese auf Verdampfungstemperaturen erwärmt werden.

Das Niederschlagen der verschiedenen Schichten erfolgt ohne Unterbrechung des Vakuums. Die fertige Schichtenkombination 9 aus der Vakuumkammer entnommen und unmittelbar mit dem Polymer-Überzug beschichtet, z. B. durch Aufsprühen oder Aufwalzen. Das Niederschlagen der einzelnen Schichten wird überwacht bzw. gesteuert, um die gewünschten Dicken zu erhalten. Wenn eine Schichtenkombination 9 mit hohem Kontrast hergestellt wird, wird kein Sauerstoff in die Vakuumkammer während des Niederschlags eingeführt, so daß praktisch keine Oxyde in die Schichten eingeführt werden. Wenn eine Schichtenkombination 9 mit kontinuierlicher Tönung erwünscht ist, wird Sauerstoff in die Kammer eingeleitet.

Der Niederschlag der Schicht mit Hilfe eines Elektronenstrahles kann in einem kontinuierlichen Band-Verfahren vorgenommen werden. Hier wird eine Vakuumkammer verwendet mit einer Abgaberolle, einer wassergekühlten Trommel und einer Aufnahmerolle, über welche das Polyester-Substrat 10 läuft. Zwischen der wassergekühlten Trommel und der Aufnahmerolle kann zweckmäßigerweise eine Rolle zur Positionierung der durchlaufenden Bahn angeordnet werden. Die Anlage umfaßt ferner einen Drehkopf mit einer Mehrzahl von Behältern sowie einer Elektronenstrahl-Kanone, wobei die Behälter die verschiedenen Materialien enthalten, die durch den Elektronenstrahl verdampft werden sollen. Die schwenkbare Elektronenstrahl-Kanone ist unterhalb der wassergekühlten Trommel in einem Abstand von etwa 25 cm angeordnet. Die verschiedenen Behälter in dem Drehkopf werden selektiv bezüglich der Elektronenstrahl-Kanone bewegt, so daß die Materialien in den Behältern selektiv durch den Elektronenstrahl verdampfen und auf dem Substrat 10 niedergeschlagen werden, wenn dieses über die wassergekühlte Trommel läuft.

Die Anlage umfaßt außerdem eine Steuereinrichtung, die elektronisch die Energie bzw. die Leistung der Elektronenstrahl-Kanone steuert. Schließlich kann ein optischer Monitor vorgesehen werden, um die Ablagerungen der entsprechenden Materialien auf dem Substrat 10 hinsichtlich ihrer optischen Dichte zu überwachen.

Die verschiedenen Wismut- und Zinnschichten 11a, 11b, 11c (Fig. 7) können nacheinander während eines einzigen Durchlaufes der Bahn niedergeschlagen werden. Die Vorrichtung kann mit den selben Einrichtungen versehen sein, wie oben beschrieben. Es kann auch ein widerstandsbeheizter Behälter vorgesehen sein, der seitlich und oberhalb von den Behältern der Elektronenstrahl-Anlage in Richtung auf die Seite der Abgaberolle angeordnet ist. Dieser widerstandsbeheizte Behälter ist etwa 15 cm unterhalb der wassergekühlten Trommel angeordnet und ein Leitblech verläuft unterhalb und nach oben längs der Seite dieses Behälters, um die Ströme mit den abzulagernden Materialien von dem widerstandsbeheizten Behälter und von der Elektronenstrahl-Anlage auf das über die wassergekühlte Trommel laufende Band zu führen. In diesem Fall wird z. B. das Material aus dem widerstandsbeheizten Behälter, beispielsweise Wismut, zuerst auf dem Band niedergeschlagen, um die Schicht 11a zu bilden, worauf Material aus der Elektronenstrahl-Anlage niedergeschlagen wird, beispielsweise Zinn, mit teilweiser Überlappung der Niederschlagsströme, abhängig von der Führungswirkung des Leitbleches, um die Zwischenschicht 11b zu bilden, während die Schicht 11c durch den nicht überlappten Anteil des Zinn-Stromes gebildet wird. Durch Anheben des Leitbleches wird die Vermischung oder Überlappung verringert und durch Absenken die Vermischung oder Überlappung verstärkt, d. h. die Struktur der Grenzschicht zwischen den Schichten kann hinsichtlich der Stärke oder des Umfanges des eutektischen Gemisches und der Abstufung gesteuert werden. Nach einem spezifischen Beispiel dieses letztgenannten Verfahrens, das verwendet wird, um einen Film mit kontinuierlicher Tönung zu erzeugen, wird die Vakuumkammer auf weniger als 5 × 10-5 Torr evakuiert, das Substrat 10 von einer Rolle abgezogen und über die wassergekühlte Trommel und die Aufnahmerolle geführt, worauf das Substrat 10 zurück zur Abwickelrolle mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,9 m/Min. geführt wird, um das Substrat zu entgasen. Das Substrat 10 wird dann wieder von der Abwickelrolle abgezogen und es wird auf ihm eine erste Passivierungsschicht aus GeO&sub2; mit einer Dicke von etwa 15 nm aus einem der Behälter der Elektronenstrahl-Anlage niedergeschlagen mit einer Rate von etwa 2 nm/sec und einer Bandgeschwindigkeit von etwa 0,9 m/Min. Die Niederschlagsrate wird durch die Steuereinrichtung gesteuert, die elektronisch die Niederschlagsleistung der Elektronenstrahl-Kanone steuert. Das beschichtete Substrat wird dann zur Abgaberolle für die nächste Niederschlagsstufe zurückgeführt. Ferner wird Sauerstoff durch ein Nadelventil in die Vakuumkammer eingeführt, wobei das Vakuum so gepumpt wird, daß ein stationärer Sauerstoffdruck in dem System aufrechterhalten wird. Ein Sauerstoffdruck von 1 bis 2 × 10-4 Torr wird hergestellt und das überzogene Substrat 10 wird von der Abgabespule mit einer Geschwindigkeit von 0,3 bis 0,9 m/Min. abgezogen. Der widerstandsbeheizte Behälter wird erhitzt, um Wismut auf dem beschichteten Substrat 10 bis zu einer optischen Dichte von etwa 0,7 niederzuschlagen, während das beschichtete Substrat mit der zuvor genannten Geschwindigkeit transportiert wird. Die Niederschlagung von Zinn aus einem anderen Behälter der Elektronenstrahl-Anlage erfolgt mit einer solchen Rate, daß der Film eine gesamte optische Dichte von etwa 1,4 erhält.

Wismut wird somit zuerst auf dem beschichteten Substrat 10 niedergeschlagen, gefolgt vom Niederschlagen von Zinn, um Schichten von Wismut und Zinn mit einem Gemisch zwischen beiden zu bilden mit einer Gesamtdicke von etwa 25 nm und einer optischen Gesamtdichte von etwa 1,4. Die Rate für den Niederschlag von Zinn liegt bei 4-6 nm/s.

Nach diesem Aufbringen von Wismut und Zinn wird das beschichtete Substrat 10 von der Aufnahmespule auf die Abgabe zurückgewickelt. Der Fluß von Sauerstoff in die Vakuumkammer wird gesperrt und der restliche Sauerstoff evakuiert. Danach wird der Film wieder von der Abgabespule zur Aufnahmespule geführt und es wird eine Passivierungsschicht aus GeO&sub2; aus dem ersten Behälter des Drehkopfes aufgebracht mit einer Dicke von etwa 15 nm.

Das Band wird dann aus der Vakuumkammer herausgenommen und mit einem Polymer-Überzug mit einer Dicke von etwa 0,6 µm beschichtet, z. B. durch Aufwalzen. Während des Aufdampfens der Schichten und des Anbringens des Polymer-Überzuges ist Vorsorge zu treffen, insbesondere bei der Aufnahme- und Abgabespule, daß das Band nicht zerkratzt wird, daß es unter Spannung bleibt und sich nicht übereinanderschiebt usw.

Die Einfuhr von Sauerstoff in die Vakuumkammer während des Niederschlages von Wismut und Zinn erzeugte Oxyde, wodurch ein Film mit kontinuierlicher Tönung und mit relativ niedrigem Gamma-Wert entsteht entsprechend der Kurve 42 in Fig. 8. Durch Steuerung der in die Vakuumkammer während der Niederschlagung von Wismut und Zinn zugeführten Menge an Sauerstoff kann der Gamma-Wert des Abbildungsfilmes eingestellt werden, wobei je mehr Sauerstoff in die Vakuumkammer eingeleitet wird, um so zahlreicher sind die in den Film eingebauten Oxyde und um so niedriger ist der Gamma-Wert des Filmes.

Fig. 9 und 10 zeigen eine Vorrichtung zum Aufzeichnen bzw. Abbilden und Darstellen der Oberflächen-Topologie von Haut und anderem Gewebe. Durch eine Öffnung 25a in einem Gehäuse 25 der Vorrichtung ragt nach oben eine Probenaufnahmestation 26, die eine transparente erhöhte Plattform 30 aus Glas oder einem synthetischen Kunststoff aufweist, die an einem lichtstreuenden Quarzblock 32 befestigt ist, der durch Federn 36 nach oben in eine höchste Position gedrückt wird. Der Film 9 ist in Form eines langgestreckten Filmstreifens dargestellt, der aus dem Gehäuse 25 durch die Öffnung 25a austritt und über die obere Fläche der Plattform 30 verläuft. Xenon-Blitzlampen 34 sind unmittelbar unterhalb dem Quarzblock 32 montiert, so daß, wenn die Lampen 34 eingeschaltet werden, ihr Licht durch den Quarzblock 32 gleichmäßiger über die Plattform 30 verteilt wird um den Teil des Filmes auf der Plattform 30 gleichmäßig zu belichten.

Betätigungsarme 37 erstrecken sich vom Quarzblock 32 herab in einen auf Druck ansprechenden Schalter 38, durch den, wenn ein gegebener Druck oder eine gegebene Kraft auf die Plattform 30 ausgeübt wird, durch welche diese gegen die Kraft der Federn 36 um ein gegebenes Maß heruntergedrückt wird, die Xenon-Blitzlampen 34 momentan erregt werden. Durch Einstellen der Größe der Kraft oder des Druckes, der den Schalter 38 schließt, auf einen solchen Wert, der ein Optimum für das gerade zu untersuchende Gewebe darstellt, liefert die Vorrichtung automatisch optimale Abbildungen bei Fingerabdrücken, medizinischer Diagnose oder für Forschungszwecke.

Wie Fig. 9 zeigt, ist die Schichtenkombination 9 zunächst auf eine Spule 40 gewickelt, und ein abgewickelter Teil des Streifens verläuft entsprechend über und unter leerlaufenden Rollen 32 und 44 über die Plattform 30 und unter einer leerlaufenden Rolle 46 hindurch. Die als Film ausgebildete Schichtenkombination 9 verläuft dann weiter über eine federnd abgestützte Führungsplatine 49, die sich von einem Quarzblock 47 aus erstreckt, der durch Feder 48 nach oben gedrückt wird, danach zwischen einer transparenten Platte 80 und dem Quarzblock 47 einer Beobachtungsstation 28 hindurch. Unmittelbar unterhalb des Quarzblockes 47 ist eine Lichtquelle 52 angeordnet, so daß wenn diese erregt bzw. eingeschaltet wird, Licht durch den Quarzblock hindurch tritt und den Film von der Rückseite her gleichmäßig beleuchtet, der zwischen dem Quarzblock 47 und der transparenten Platte hindurchläuft. Durch die Federung 48 wird der Quarzblock 47 gegen den Film gedrückt, der seinerseits gegen die untere Fläche der transparenten Platte 80 angedrückt wird.

Nachdem der Film die Beobachtungsstation verlassen hat, läuft er über eine weitere Führungsplatine dann unter einer leerlaufenden Rolle 57 hindurch und danach über eine leerlaufende Rolle 57 weg, worauf der Film nach unten um eine Aufwickelspule 59 läuft. Die Aufwickelspule 59 wird von einem geeigneten Motor 61 angetrieben, dessen Tätigkeit durch einen Steuerkreis 63 gesteuert wird, welcher auf den Schalter 38 anspricht, wie da erläutert wird.

Die Vorrichtung 19 wird von einer geeigneten Wechselspannungsquelle gespeist. Ein Leistungsschalter 65 steuert die Zufuhr der Wechselspannung an die Vorrichtung.

Zu diesem Zweck verbindet eine Eingangsleitung den Schalter 65 mit dem Steuerkreis 63 sowie mit einer Gleichstromquelle 42a, die eine Gleichspannung aus der Eingangs-Wechselspannung erzeugt, um den Steuerkreis 63 zu erregen. Wenn der Schalter 38 durch eine gegebene Stärke des auf die Plattform 30 ausgehenden Druckes bzw. einer Kraft betätigt wird, wird der Steuerkreis betätigt und koppelt augenblicklich die Wechselstromquelle mit den Xenon-Blitzlampen 34. Nach einer momentanen Erregung der Lampen 34 erregt der Steuerkreis 63 augenblicklich den Motor 61 für eine ausreichende Zeitspanne, um die Aufnahmequelle 59 soweit zu drehen, was den Abschnitt des Filmes, der gerade belichtet worden ist, in bzw. unter die Beobachtungsstation 28 bringt, wo die gerade gebildete Abbildung betrachtet werden kann. Die Lampe 52 in der Beobachtungsstation 28 wird über die Wechselspannungsleitung 66 erregt (eine weitere nicht dargestellte Leitung ist vorgesehen von der Wechselstromquelle zu den Lampen 52 und 34 sowie zu der Energiequelle 42a, um den Erregerkreis zu vervollständigen).

Zur Identifizierung der Person oder Probe, deren Oberflächen-Topologie in jedem belichteten Feld des Filmes erscheint, kann mit der Vorderseite nach unten zusammen mit der zu untersuchenden Gewebeprobe ein Streifen auf die Plattform 30 gelegt werden, der zweckmäßigerweise mit erhabenen oder vertieften Markierungen z. B. Buchstaben versehen ist, die die betreffende Person oder Probe identifizieren. Der Streifen kann so gestaltet sein, daß ein Bild seiner Markierungen in der selben Weise hergestellt wird wie die Bilder des Gewebes, d. h. durch einen unterschiedlichen Wärmeabsenkungs-Effekt.

Alternativ können identifizierte Markierungen direkt auf den Film in der Aufnahmestation aufgebracht werden, indem optisch ein Bild auf die Abbildungsschicht 11 von einer der beiden Seiten der Plattform 30 aus projeziert wird, durch welches Bild die Person oder die Probe identifiziert werden kann, oder es kann ein Bild aus der Abbildungsschicht 11 des Filmes erzeugt werden. Das Anbringen von Identifizierungsinformationen auf dem Film kann auch an einer anderen Stelle als der Aufnahmestation der Fig. 9 und 10 ausgeführt werden, da bei dem Film nur die Teile beeinflußt werden, die der Energie ausgesetzt werden und es können somit Bereiche des Filmes, die Identifizierungsinformationen aufnehmen sollen, durch Masken gegen die Abbildungsenergie abgedeckt werden, die in der Aufnahmestation zur Abbildung der betreffenden Oberfläche zugeführt wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Verwendung einer ein transparentes Substrat und eine Abbildungsschicht aufweisenden Schichtenkombination, von der die Abbildungsschicht ein bei ausreichender Energiebeaufschlagung dispergierbares und bei darauffolgendem Abkühlen im dispergierten Zustand verbleibendes Dispersionsmaterial aufweist, das im nicht dispergierten, zusammenhängenden Zustand eine hohe optische Dichte besitzt, zum Abbilden einer Oberflächenstruktur, wie Gewebeoberflächen, Oberflächentopologien von Metallen, mit der Maßgabe, daß die Oberflächenstruktur (14) an der dem Substrat (10) abgewandten Seite in mindestens teilweisen Kontakt mit der Schichtenkombination gebracht wird, während gleichzeitig die Abbildungsschicht (11) durch das Substrat (10) hindurch mit Energie solcher Stärke und Dauer beaufschlagt wird, daß die Abbildungsschicht (11) in den von der Oberflächenstruktur (14) nicht kontaktierten Bereichen der Schichtenkombination unter Bildung von lichtdurchlässigen Bereichen dispergiert, in den anderen, von der Oberflächenstruktur (14) dagegen kontaktierten Bereichen dagegen undispergiert bleibt.
  2. 2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen der Seite der Schichtenkombination, auf der die abzubildende Oberflächenstruktur (14) aufliegt, und der Abbildungsschicht (11) nicht größer als 10 µm gewählt ist.
  3. 3. Verwendung nach Anspruch 2, wobei der Abstand nicht größer als 1 µm gewählt ist.
  4. 4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Abbildungsschicht (11) eine Dicke von weniger als 1 µm aufweist.
  5. 5. Verwendung nach Anspruch 4, wobei die Abbildungsschicht (11) eine Dicke von nicht mehr als etwa 0,1 µm aufweist.
  6. 6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abbildungsschicht (11) mit einer dünnen Schutzschicht (12) überzogen ist.
  7. 7. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abbildungsschicht (11) gegen die Umgebung durch eine Passivierungsschicht (16, 18) isoliert ist, die nicht dünner als 0,006 µm und nicht dicker als 0,05 µm ist.
  8. 8. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Energie (16a) elektromagnetische über eine Zeitspanne von nicht mehr als 1 ms an die Schichtenkombination angelegt wird.
  9. 9. Verwendung nach Anspruch 8, wobei die elektromagnetische Energie (16a) über eine Zeitspanne von nicht mehr als 0,1 ms angelegt wird.
  10. 10. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein auf Druck ansprechender Schalter (38) verwendet wird, der bei einem bestimmten auf die Unterlage (30) für die Schichtenkombination ausgeübten Druck eine Energiequelle (34) für die elektromagnetische Energie (16a) einschaltet.






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