Tentamen i Fysik för IMT 5A1225 991022

Alla hjälpmedel utom sådana som innebär kontakt med andra levande varelser är tillåtna. Uppgifterna är inte ordnade i svårighetsgrad. Tänk på att även en ansats på ett tal kan ge delpoäng. 2.5p erfordras för godkänt.

Tema denna gång är elektronikmaskföretaget Micronic i Täby (Kommer att börsintroduceras våren '00)

OBSERVERA att ämnesvalet inte innebär att jag uttalar mig om teknikens eller företagets möjligheter.

Företaget beskriver en av sina nya produkter så här:

The Micronic LRS 17000 is a technologically advanced laser writing system designed specifically

for high precision, super large area chrome, emulsion and film mask applications. It has the flexible

design needed to manufacture PDPs, STN-LCDs, encoders, electronic packaging, and other future

super large area applications. The combination of high throughput, superior resolution and

outstanding image quality necessary for these applications, is easily integrated into any mask shop

environment. The LRS 17000 writes up to 1700x1100 mm masks, suitable for producing displays of

up to 70 inch 16:9 format. The processing of large input data volumes does not in any way

decrease or limit the writing speed of the system. The LRS 17000 produces high quality large area

masks, resulting in high productivity and low cost of ownership.

Man gör alltså masker, avsedda att använda vid tillverkning av mycket stora elektrodmönster, t.ex på platta storbilds-TV-apparater

Mönstret till maskerna ritas genom att föra en fokuserad laserstråle (fokuseras i en lins) över de delar av ett ljuskänsligt substrat där mönstret ska ritas. Den smalaste linje som ska kunna ritas har bredden 200nm. Uppskatta (en siffras noggrannhet) en gräns (övre eller undre; välj själv) för den våglängd som måste användas på lasern.

Avböjningen av laserstrålen görs med hjälp av en AOM (akustooptisk modulator) i vilken man alstrar en stående akustisk (ultraljud) våg, med utbredningsriktning vinkelrätt mot laserstrålens.

Ljudet kommer då att fungera som ett gitter för ljuset i materialet och alltså böja av ljusstrålen. Man vill steglöst kunna förändra ljusets avböjning mellan 2 och 8 grader (endast första ordningens max kan av olika skäl användas). Materialet har en ljushastighet på 148000 km/s och en ljudhastighet på 1300m/s (obs olika enhet). Mellan vilka frekvenser måste man kunna variera ljudet?

Använd den ljusvåglängd du fick fram i föregående uppgift, eller, om du inte fick fram ngn; antag en!

De masker man framställer på detta sätt kan sedan (hos Micronics kunder) användas på två sätt:

Antingen använder man kontaktkopiering dvs lägger masken direkt på substratet och belyser, eller så lyser man genom masken och avbildar med en lins. Vilken fokallängd ska denna (linsen) ha om man vill avbilda i förstoring 4ggr och avståndet mellan mask och substrat är 1.10m?

Den elektriska signal som driver den akustooptiska modulatorn har samma frekvens som ultraljudet, dvs ganska hög. Man vill leda denna i en koaxialkabels innerledare med radie r.

Kabelns längd är L. I en provuppställning visar sig kretsen blir för långsam (=ha för stor tidskonstant) och man lyckas då reducera längden med 25% (dvs till 75% av utgångsvärdet) och öka radien r med 50%. Ytterledarens radie förändras inte utan är hela tiden =dubbla den ursprungliga innerradien. Hur mycket snabbare blir kretsen?

Ett alternativ till att skriva mönstret med en laserstråle är att skriva med en elektronstråle. Elektronerna kommer in mitt emellan två plattor (=ändytor i luftgapet till en toroidspole) med längd (utefter elektronstråleriktningen) 8.0mm, plattbredd 4mm och plattavstånd 4mm. Deras hastighet är 15000km/s. Hur starkt magnetfält fordras i detta fall för att avböjningen ska bli 8 grader