Устройство для измерения толщины зеркально отражающих покрытий в процессе их нанесения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩНЫ ЗЕРКАЛЬНО ОТРАЖАИ:Ц1Х ПОКРЫТИЙ В ПРОЦЕССЕ НХ НАНЕСЕНИЯ, содержащее одномодовый газовый лазер, вкпючаюпий переднее и заднее зеркала, Лотодетектор с электронным блоком обработки и свидетель, предназначенный для нанесения на него покрытия и установленный под углом к оптической оси лазера перед его передним зеркалом, равным 0 а res in , где D - размер поперечного сечения активной среды лазера; L - расстояние от переднего зеркала лазера до свидетеля в точке пересечения его с опти-/ ческой осью лазера; (Л G Н - заданная толщина покрытия на свидетеле, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, фотодетектор расположен на оптической оси лазера со стороны заднего зеркала лазера. ел ел со С35

„.SU„„1 55960 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ч... ,: j:cc" т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,,-„;„:, :."/

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ HSOEiPE A И ОТНРЫТИЙ (54} (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТОЛЩИНЫ ЗЕРКАЛЬНО ОТРАШ0ЦИХ ПОКРЫТ1Й В ПРОЦЕССЕ ИХ НАНЕСЕНИЯ, содержа(21} 3466100/25-28, (22) 09.07. 82 (46) 23.11.83. Бюл. Ф 43 (72) JA.Н. Новиков и С.Б. Сорокоуиов (71}. Московское ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена

Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им. Н.Э. Баумана (53) 531.715.27(088.8) (56) 1. Технология тонких пленок. Справочник. Под ред. Л. Майссела и

P. Глэнга. Т. 1, М., "Советское радио", 1977, с. 151-154, рис. 56.

2. С.P. Meckter. Solid state 1пзэge sensors in electro-opt i ca l systems. Electro-optics/laser iпternat 1onal 76 НК conf. Proc., Briqhton

1976, flruldford, p. 197-198 fig, 11 (прототип) . щее одномодовый газовый лазер, включающий переднее и заднее зеркала, Фотодетектор с электронным блоком обработки и свидетель, предназначенный для нанесения на него покрытия и установленный под углом к оптической оси лазера перед его передним зеркалом, равным

0 о = агсз1п -.1 — - y

L-Н где D — размер поперечного сечения активной среды лазера;

L — расстояние от переднего зеркала лазера до свидетеля в точке пересечения его с опти- д ческой осью лазера;

Н вЂ” заданная толщина покрытия на свидетеле, о т л и ч а ю щ е е с я тем что, с целью повьппения точности измерения, фотодетектор расположен на оптической оси лазера со стороны заднего зеркала лазера.

1 10559

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зовано, в частности для измерения толщины зеркально отражающих оптических защитных декоративных и специаль- 5 ных покрытий в процессе их нанесения.

Известно устройство для измерения толщины зеркально отражающих покры" тий, содержащее источник оптического излучения, фотодетектор и подлож-. 10 кодержатель, предназначенный для крепления подложки, на которую наносится покрытие t 1 1.

Недостаток устройства состоит в

TOM ° что ОнО пригОдно лишь для из 15 мерения толщины прозрачных и слабопоглощающих покрытий, Наиболее близким к изобретению по технической сущности, является устройство для измерения толщины зер- р0 кально отражающих покрытий в процессе их нанесения (2 ), содержащее одномодовый газовый лазер, включающий переднее и заднее зеркала, дютодетектор с электронным блоком обработ- д ки и свидетель, предназначенный для нанесения на него покрытия и установленный под углом к оптической оси лазера перед его передним зеркалом, равным 30

0 = Rlcs1п 1-- -- - где D - -размер поперечного сечения активной среды лазера;

L - расстояние от переднего эер" кала лазера до свидетеля

35 в точке пересечения его с оптической осью лазера;

Н - заданная толщина покрытия на свидетеле.

Фотодетектор обращен светочувст-, ° вительной поверхностью к. свидетелю и расположен в стороне от оптической оси лазера. Во время осаждения покрытия на свидетель изменяется дли О

45 на оптического пути между фотодетектором и передним зеркалом лазера, в результате чего отраженный луч лазера леремещается параллельно самому себе. Перемещение луча лазера регистрируется фотодетектором, выполненным в виде линейки дютодиодов. Основной недостаток известного устройства состоит в относительно невысокой точности измерения толщины зеркально отражающих покрытий, обусловленной необходимостью использовать фотодетектор, состоящий из нескольких фотодиодов, разделенных промежутками

60 2 конечных размеров. В результате, воз-. можно лишь дискретное измерение тол- . щины покрытия на свидетеле.

Кроме того, низкая точность измерения является следствием плавного

-.изменения выходного сигнала фотодетектора при изменении толщины покрытия. Такое изменение выходного сигнала происходит иэ-за плавного изменения освещенности фотодетектора при параллельном перемещении луча лазера, отраженного от покрытия на свидетеле.

Малая крутизна зависимости выходного сигнала фотодетектора от толщины покрытия при наличии шумовой помехи приводит к возникновению существенной погрешности в определении толщины покрытия.

Целью изобретения является повышение точности измерения толщины зеркально отражающих покрытий в процессе их нанесения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения толщины зеркально отражающих покрытий в процессе их нанесения, содержащем одномодовый газовый лазер, включающий переднее и заднее зеркала, фотодетектор с электронным блоком обработки и свидетель, предназначенный для нанесения на него покрытия и установленяый под углом к оптической оси лазера перед его передним зеркалом, равным

eL = arcstn ч(L-Н) где 0 — pasMep поперечного сечения активной среды лазера;

L — расстояние от переднего sepкала лазера до свидетеля в точке пересечения его с оптической осью лазера;

Н вЂ . заданная толщина покрытия на свидетеле, фотодетектор расположен на оптической оси лазера со стороны заднего зеркала лазера, На чергеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройст-. ва.

Устройство содержит одномодовый газовый лазер 1, включающий переднее и заднее зеркала 2 и 3, свидетель 4, предназначенный для нанесения на не-

ro покрытия и установленный под углом N arcsin †††- к оптической

4(1,-Н оси лазера 1 пеоед зеркалом 2, АоТо3 10559 детектор 5, расположенный на оптической оси лазера I со стороны зеркала

3, и электронный блок 6 обработки, I вход которого связан с выходом фото-детектора 5. 5

Устройство работает следующим образом, При нанесении зеркально отражающего покрытия на свидетель 4 происходит параллельное смещение отраженного 1р от него луча лазера 1.

Величина угла 0tarcs и — +—

Ф(!.-Hl выбрана, исходя из следующего усло-: .вия, В момент достижения заданной толщины Н покрытия, наносимого на свидетель 4, отраженный от него луч попадает на внутреннюю поверхность трубки лазера 1, Это приводит к срыву генерации одномодового газового лазера 1, что регистрируется дютодетекторои 5., сигнал с которого поступает на электронный блок 6 обработки. При толщине покрытия, меньше заданной, это условие не выполняет60 4 ся. и лазер находится в режиме генер ацни °

Повышение точности определения толщины покрытия достигается за счет расположения фотодетектора 5 на оптической оси лазера со стороны заднего зеркала 3, что позволяет исключить перемещение отраженного от покрытия на свидетеле 4 луча лазера

1 по светочувствительной поверхности фотодетектора 5 и измерять толщину покрытия непрерывно.

Кроме того, повышение точности измерения достигается также за счет резкого перехода лазера I из состояния генерации в состояние срыва генерации при достижении заданной толщины покрытия, В результате увеличивается крутизна линейного участка зависимости выходного сигнала фотодетектора 5 от толщины покрытия, что приводит к снижению влияния шумов на точность измерения и, как следствие, к повышению точности измерения толщины покрытия, Составитель Л. Лобзова

PegaKTop П КоссеА Техред С.Мигунова Корректор И. Эрдейи

Заказ 9285/31 Тираж 602 Подпи сное

RHHHI1H Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москвад ><-35д Раушская наб.д д. 4/5.д

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4