Устройство для обнаружения дефектов в прозрачных тонкопленочных изделиях

 

Изобретение относится к технике контроля качества материалов оптическими методами, а Именно к устройствам для обнаружения дефектов в тонкопленочных изделиях путем регистрации вызываемого ими светорассеяния и изменения показателя . преломления и затухания света. С целью повьппения чувствительности в устройство введена трехгранная призма 2, кинематически связанная с механизмом плавной регулировки зазора между ее основанием и исследуемым изделием 6. На ее основании закреплена пластина 3, выполненная из того же материала, что и призма, а на поверхность пластины, прилегающую к призме 2, нанесена полупрозрачная металлическая пленка 4, толщина h. пластины и длина пленки L определяются из соотношений: L D/ + htgcv;, L ё 2ASin L + D, , где D - диаметр лазерного пучка, А-- длина основания призмы, сА угол при основании призмы. Лазер 1 выполнен перестраиваемым по частоте.1 з.п. ф-лы, 1 ил. с S (Л Nd а о vi 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1260773 А 1

iso 4 С 01 И 21/45

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ H30E PETEHHA H OTHPbITHA 1Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вызываемого ими светорассеяния и изменения показателя . преломления и затухания света. С целью повышения . чувствительности в устройство введена трехгранная призма 2, кинематически связанная с механизмом плавной ре гулировки зазора между ее основанием и исследуемым изделием 6. На ее основании закреплена пластина 3, выполненная иэ того же материала, что и призма, а на поверхность пластины, прилегающую к призме 2, нанесена полупрозрачная металлическая пленка

4, толщина h,ïëàñòèíû и длина пленки !. определяются из соотношений:

= D/ cosg + htgg, L < 2ASin — «< щ с а

5 (21) 3823125/31-25 (22) 29. 11.84. (46) 30.09.86. Бюл. № 36 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Института радиофизики и электроники АН УССР (72) В.Н, Балабанов, В.P. Ковтун и С.P. Куфтерина (53) 535.24 (088.8) (56) Вест Ч. Голографическая интерферометрия, M.: Мир, 1982, с. 382388, 354-362.

Авторское свидетельство СССР № 1081483, кл. G 01 N 21/45, 1984..(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ

ДЕФЕКТОВ В ПРОЗРАЧНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ИЗДЕЛИЯХ (57) Изобретение относится к технике кбнтроля качества материалов оптическими методами, а именно к устройствам для обиаружения дефектов в тонкопленочных изделиях путем регистрации (Ь+ D, где D — - диаметр лазерного пучка, А -- длина основания призмы,c6 — угол при основании призмы. Лазер 1 выполнен перестраиваемым по частоте.! э.п. ф-лы, 1 ил .

1260773

Изобретение относится к контролю качества материалов оптическими методами, а именно к обнаружению дефектов в тонкопленочных изделиях путем регистрации вызываемых ими светорассеяния, затухания света и неоднородностей показателя преломления мате" риала, и может найти применение в составе контрольно-измерительной аппаратуры, широко используемой при производстве различных тонкопленочных иэделий, например, интегрально-оптических элементов, пьеэоакусгических преобразователей и. т.д.

Цель изобретения — повышение чувствительности устройства.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит лазер 1, выполненный, например, в виде лазера на красителе с перестраиваемой длиной волны и ориентированный перпендикулярно одной из граней призмы 2 ввода излучения. Трехгранная призма

2 ввода излучения, выполненная, например, иэ рутила с углами при основании ы и 8, выбираемыми из соот,ношений Sin Ы

2 и

2 причем ее показатель преломления и удовлетворяет соотношению и n; > и, где и; и n — соответственно показатели преломления изделия и подложки. Пластина 3; выполненная из того же материала, что и призма 2 ввода излучения, прикреплена к ее основанию, причем на поверхность, прилегающую к призме 2 ввода излучения, нанесено полупрозрачное покрытие 4 иэ металлической пленки. Линейный размер области контакта L и толщина h удовлетворяют .соотношениям:

1=Э(совы + h еды, L < 2Asin ы

cL + D где D " "диаметр лазерного луча; Адлина основания призмы 2.

Держатель 5 с исследуемым образцом

6 выполнен, например, в виде микрометрического столика, обеспечивающего движение исследуемого образца 6 в горизонтальной плоскости по двум координатам. Механизм перемещения призмы ввода излучения предлагается для регулировки зазора между основанием призмы 2 ввода излучения и

5 !

О

20

Световой поток от лазера 1, направленньп, перпендикулярно одной из боковых граней призмы 2 введения излучения, попадает на полу/

25 прозрачную металлическую пленку, 36

55 поверхностью ис.следуемого изделия б, выполнен, например, в виде юстировочного столика с захватами для удержания призмы 2 ввода излучения 4 и позволяет перемещать ее в вертикальной плоскости, а также устанавливать ее в рабочее положение, т.е. над исследуемым изделием 6 с основанием строго параллельно его поверхности с весьма малым зазором. Фоторегистратор 8 выполнен, нагример, в виде микрофотометра с большим увеличением объектива, оборудованного микропроцес.сором для автоматической обработки данных и расположен таким образом, чтобы его объектив был через одну из граней призмы 2 сфокусирован на исследуемую область изделия 6.

Устройство работает следующим образом. нанесенную на верхнюю поверхность пластины 3, которая разделяет на два потока равной:интенсивности.

Первый из них, отразившись от металлической пленки, затем испытывает полное внутреннее отражение от грани призмы ввода излучения 2 и затем при условии под углом

0(1=—

90 пересекает исследуемое изделие

6 непосредственно у края пластины

3. Второй световой поток, проходя сквозь металлическую пленку попадает на нижнюю поверхность пластины 3 таким образом, что крайние лучи светового потока попадают строго на край ее нижней поверхности. В этом случае световой поток через зазор между нижней поверхностью плас-. тиньг 3 и верхней поверхностью иэделия 6 вызывает волноводное распространение света в исследуемом изделии, причем его интенсивность плавно регулируется путем регулировки с помощью механизма 7 зазора между призмой 2 ввода излучения,и ис- . следуемым изделием 6. Распространя- ющийся внутри иэделия 6 световой поток, взаимодействуя с потоком, проходящим через изделие у края пластины 3, создает интерференционную картину в виде параллельных ребрам призмы полос, локалиэован1260773

Формула изобретения где — угол при основании призмы ввода излучения со стороны ввода излучения;

D — диаметр выходного пучка излучения лазера;

А — длина основания призмы, а фоторегистратор расположен над гранью призмы ввода излучения, противоположной ее входной грани.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обнаружения дефектов в прозрачных тонкопленочных изделиях различной толщины, лазер выполнен перестраиваемым по частоте.

Составитель С. Голубев

Техред M.Ходанич. Корректор. Е.Рошко

Редактор А. Долинич

Заказ 5220/41

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, уп. Проектная, 4 ную непосредственно внутри исследуемого изделия 6 и испытывающую искажения неоднородностями показателя преломления изделия Ьп, вызванными дефектами всех типов, локализованнь»ми в областях размерами вплоть до нескольких длин волн, что и обеспечивает рост, чувствительности устройства.. Фоторегистратор 8 фиксирует одновременно отклонения интер- 10 ференционной картины от эталонной для количественной оценки. п и соответственно степени дефектнос;ти изделия, а также изменение интенсивности светового потока внутри 15 изделия в направлении его распространения для получения точного значения величины затухания света в изделиях, обусловленной скоплением микроскопических дефектов. Поскольку затухание измеряется на длине светового пути в изделии, равной

2N . h, где N -число проходов света через изделие, а h — его толщина, то чувствительность повышается в N раз по сравнению с прототипом.

Светорассеивающие деффекты регистрируются в данном устройстве также, как и в прототипе. Все измерения и расчеты могут выполняться автомати 30 чески и непрерывно.

Таким образом, устройство обладает значительно увеличенной чувствительностью за счет возможности обнаружения весьма малых локальных дефектов, а также более точного измерения величины затухания света в исследуемом изделии. Кроме того, поскольку исследуемая интерференци- 40 онная картина и затухающий световой. поток локализованы непосредственно внутри исследуемого изделия, то исключается вредное влияние на результаты измерения дефектов, локализованных вне изделия (в подложке) .

1.Устройство для обнаружения дефектов в прозрачных тонкопленочных изделиях, содержащее лазер, полупрозрачное зеркало и фоторегистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности устройства, в него введена по ходу излучения лазера призма ввода излучения с механизмом ее перемещения в направлении, перпендикулярном ее основанию, при этом полупрозрачное зеркало выполнено в виде пластины из того же материала, что и призма, на одну из поверхностей которой нанесено полупрозрачное покрытие, пластина расположена у основания призмы ввода излучения таким образом, что полупрозрачное покрытие находится в контакте с основанием призмы на участке, линейный размер L которого в направлении распространения излучения лазера и толщина пластины h удовлетворяют соотношению:

L= — — -+h tg совЫ

2Ы

L 2A Sin — — L+D