Устройство для контроля неплоскостности поверхностей

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НЕГШОСКОСТНОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ, содержащее источник излучения и установленные последовательно сканирзтащий блок, выполненный в виде зеркала с приводом, интерферометр, регистратор , аналого-цифровой преобразователь ЭВМ и блок управления, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения производительности контроля , оно снабжено тремя блоками измерения параметров движения зеркала, соединенными выходами через аналогоцифровой преобразователь с входом ЭВМ, оптической системой, выполненной из трех линз и светоделителя, установленной на выходе интерферометра , так, чтобы фокальные плоскости двух линз совпадали друг с другом и поверхностью зеркала, а фокус третьей линзы был совмещен с первой из двух линз и поверхностью светоделителя . 2. YcTpoiiCTBO по п. 1, о т л ичающееся тем, что привод зерi кала выполнен в виде электромагнита, расположенного внутри него двуплечего рычага, установленного с возможс: ностью вращения относительно оси электромагнита, и двух постоянных магнитов, закрепленных на рычаге симметрично относительно оси электромагнита .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН аЮ и1> списочник изоБРКТКНи ;

И ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3542749/25-28 (22) 17.01.83 (46) 07.06.84. Бюл. № 21 (72) А.H. Седов, В.А. Попов и Ю.И. Урывский (53) 531.717.8(088.8) (56) 1. Патент Японии ¹ 48-16854, кл. 106 Г 63, 1973.

2. Charles Syn bors К1.. Unique

Compyterized Laser Interfегоmeter

sistern analizes Maper. Solid State

Technology, 1980, ¹ 6, р. 20, 48. (54)(57) l. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

НЕПЛОСКОСТНОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ, содержащее источник излучения и установленные последовательно сканирующий блок, выполненный в виде зеркала с приводом, интерферометр, регистратор, аналого-цифровой преобразователь ЗВИ и блок управления, о т л и, ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности контро3 11 С 01 В 9/02, G 01 В 11/24 ля, оно снабжено тремя блоками измерения параметров движения зеркала, соединенными выходами через аналогоцифровой преобразователь с входом

ЗВМ, оптической системой, выполненной из трех линз и светоделителя, установленной на выходе интерферометра, так, чтобы фокальные плоскости двух линз совпадали друг с другом и поверхностью зеркала, а фокус третьей линзы был совмещен с первой из двух линз и поверхностью светоделителя.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что привод зеркала выполнен в виде электромагнита, расположенного внутри него двуплечего рычага, установленного с возмож-. ностью вращения относительно оси электромагнита, и двух постоянных магнитов, закрепленных на рычаге симметрично относительно оси электромагнита.

1096491

Изобретение относится к измерению геометрических размеров интерференциальными методами и может быть использовано для контроля неровности плоских поверхностей, Известно устройство для контродя неровностей поверхностей, содержащее источник света, интерферометр, регистратор, аналого-цифровой преобразователь ЭБМ. Устройство позволяет получить интерферограмму поверхности, которая после расшифровки позволяет судить о неплоскостности поверхности.

Однако устройство характеризуется сложностью расшифровки результа5

2с;

30 г

4О тов измерения и, как следствие, низким быстродействием (13.

Наиболее олизким к изобретению является устройство для измерения неплоскостности поверхностей, содержащее источник излучения и установленные по ходу луча сканирующий блок, выполненный в виде зеркала с приводом, интерферометр, регистра- тор и аналого-цифровой преобразоватези и ЭБИ t. 22.

Недостатком известного устройства является низкая производительность

, контроля из-за того, что сканирование осуществляется по одной коорди— нате. Для перехода к контролю вдоль другой коорцинаты объект контроля необходимо развернуть.

Цель изобретения — повышение производительности контроля °

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля неплоскостности поверхностей. содержащее источник излучения и уста.— новленные последовательно сканирующий блок, выполненный в виде зерка ла с приводом, интерферометр, регистратор, аналого-цифровой преобразо ватель ЭБИ и блок управления, снабжено тремя блоками измерения параметров двюкения зеркала, соединенными выходами через аналого-цифровой преобразователь с входом

ЭБМ, оптической системой, выполненной из трех линз и светоделителя, установленной на выходе интерферометра так, что фокальные плоскости двух линз совпадают друг с другом и поверхностью зеркала, а фокус третьей линзы совмещен с первой иэ двух линз и поверхностью светоделителя.

Кроме того, привод зеркала выполнен в виде электромагнита, расположенного внутри него двуплечего рычага, установленного с возможност:".; вращения относительно оси элен" рпмагнита, и двух постоянных магнитов, закрепленных на рычаге симметрично относителвно оси электромагнита.

На фиг. 1 изображена схема устройства для контроля неплоскостности поверхности; на фиг. 2 — оптическая схема интерферометра, блока сканирования и блоков измерения параметров ,цвижения сканирующего зеркала, на фиг. 3 — привод зеркала.

Устройство включает в себя источник 1 излучения., сканирующий блок 2, интерферометр 3,, регистратор 4 (состоящий из двух аналоговых блоков), аналого-цифровой преобразователь 5, ЭВМ 6, блок 7 управления, блоки 8

10 измерения параметров движения зеркала в блоке 2 сканирования, светоделитель 11 коллимирующую линзу 12

Зеркала 13 и 14 установлены на выходе источника 1 излучения для излоMH o11TH÷åñêoé оси. Сканирующее зеркало 15 блока 2 сканирования (фиг,1) установлено в фокусе линзы 16, Зеркало 17 для формирования рабочего пучка устанавливается в параллельном пучке на выходе линзы 16. Светоделитель 11 установлен в фокусе линз J8 — 20 и 12, Блок определения конца сканирования состоит из светоделителя 21 и фотоприемника 22. Линзы 23 и 24, в фокусе которых установлен светоделитель 25, а также зеркала 26 и 27, фильтры 28 и 29, и фотоприемники 30 и 31 образуют в совокупности регистров 4 (фиг. 1). вокупности регистратор 4 (фиг. 1).

Один из двух олоков определения траектории сканирования, выполненных идентично, содержит, например, материальный аотоприемник 32, объект

33 контроля устанавливается на подножке 34 и опорах 35.

Привод зеркала (фиг. 3) содержит электромагнит 36, двуплечии рычаг

37, расположенный внутри электромагнита 36 с возможностью вращения вокруг его оси. На двуплечем рычаге 37 установлены два постоянных магнита

38 и 39 симметрично относительно оси 40. Второй из блоков определения

-.раектории сканирования содержит, например, диск 41 с отверст иями, ос- " ветитель 42 и фотоприемник 43, Третий блок аналогичен второму.

10964

Устройство работает следующим образом.

Излучение источника 1 (фиг. 2), отразившись от зеркал 13 и 14, падает на светоделитель 25, и фотоприемники 30 и 31 блоков 8-10 определяют траектории сканирования (фиг. 1). Отраженный от сканирующего зеркала 15 луч с помощью зеркала 17 направляется на светоделитель I 1, который делит лазерный луч на два: измерительный, которьп, проходя вторую коллимирующую линзу 12, падает на измерительный объект 33, закрепленный на подложке 34, опорный, который, 15 проходя линзу 20 с помощью зеркала

17, направляется на светоделитель

25. Отразившись от исследуемой поверхности объекта 33, луч возвращается на светоделитель 11, проходит его 20 и линзу 19, а затем с помощью зеркала 26 падает на светоделитель 25.

В плоскости светоделителя 25 опорный и измерительный,пучи интерферируют.

Интерферирующие лучи линзами 23 и 25

24 фокусируются в плоскости фотоприемников 30 и 31. Ввиду того, что разница числа отражений измерительного и опорного лучей нечетна, они, падая на приемники 30 и 31, имеют про- 30 тивоположные направления вращения плоскости поляризации.

При равенстве их интенсивностей положение плоскости поляризации суммарного излучения зависит от разнос- З ти фаз измерительного и опорного лучей. Для преобразования поворота плоскости поляризации суммарного излучения в изменение интенсивнос ти световых потоков, падающих 4п на фотоприемники 30 и 31, перед ними установлены поляризационные фильтры 28 и 29, которые обеспечивают фазовый сдвиг, равный 90 между электрическими сигналами снимаемыми с фотоприемников.

Если измеряемый образец имеет волнистость, то при мканировании лучом поверхности объекта (образец)

91 1

33, оптическая разность хода лучей в плечах интерферометра 3 (фиг. 1) меняется, и фотоприемники 30 31 вырабатывают переменный сигнал, период которого соответствует оптической разности хода Д/2 (Л вЂ” длина волны излучения). Сигналы с фотоприемников 30 и 31 поступают в аналогоцифровой преобразователь 5 и далее в

3ВМ 6. С вьглодов блоков 8 — 10 оп— ределения траектории сканирования сигналы поступают на соответствующие входы блока 7 управления, с выхода которого преобразованные сигналы в полярных координатах поступают на вход ЭВМ 6.3В1 6 преобразует информацию о профиле поверхности исследуемого образца, полученную в полярных координатах, в информац по в пря моугольных координатах.

Сканирование луча осуществляется следующим образом.

При подаче тока в катушку электромагнита 36 (фиг. 3) постоянные магниты 38 и 39 взаимодействуют с магнитным полем, создаваемым катушкой электромагнита 36, и рычаг 37 поворачивается относительно оси 40.

Угол поворота рычага 37 при постоянной скорости вращения определяется величиной тока в катушке 36. При подаче на катушку 36 пилообразного напряжения ось симметрии рычага 37 описывает спираль.

Предлагаемое устройство позволяет определить форму поверхности, максимальное отклонение поверхности образца от базовой поверхности, нолучить профилограммы, проецировать границы пригодной площади пластины для дальнейших операций, сортировать изделие по принципу "Брак годен" и гарантировать высокое качество готовых изделий. При этом положение объекта в процессе контроля менять нет необходимости, что в свою очередь обеспечивает гысокую производительность контроля. (096491

1096491

1096491

Заказ 3787/29

Тираж 587 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель H. Чичварин

Редактор И. Дербак Техред. N.Êóçüìà Корректор Л. Шеньо