Способ определения глубины залегания расслоений в диэлектрических материалах

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (м 4 G 01 И 22/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3911695/24-09 (22) 11.06.85 (46) 15.10.86.Бюл. У 38 (71) Институт прикладной физики

АН БССР (72) В.А.Конев, Н.В.Любецкий, В.Н.Цвирко и С.А.Тиханович

{53) 621.317 ° 39(088.8) (56) Неразрушающие физические методы и средства контроля. Материалы 1Х

ВНТК, 26-28 мая, 1981. Минск, секция

Д, с.68-69.

Авторское свидетельство СССР

N9 310109, кл. G 01 В 15/02, 1969.

{54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ ЗАЛЕГАНИЯ РАССЛОЕНИЙ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

МАТЕРИАЛАХ (57) Изобретение относится к измерительной технике, повышает точность определения глубины залегания расслоений и обеспечивает определение величины расслоения. Устр-во, реализующее способ, содержит панорамный свипгенератор 1, индикатор 2, рупорную передающую антенну 3, призму 4

„„SU„„1264052 А 1 полного внутреннего отражения, контролируемый образец 5, приемную всеполяризованную антенну 6, делитель 7 в виде поляризационной проволочной решетки, направленные ответвители 8, 9, согласованные нагрузки 10; СВЧ-детекторы 11, 12. Угол падения линейно .поляризованной электромагнитной волны (ЭМВ) выбирают большим угла полного внутреннего отражения. Длину линейно поляризованной ЭМВ изменяют по линейному закону. Измеряют эллиптич" ность (Э) отраженной ЭМВ и соответствующее ей значение длины линейно поляризованной ЭМВ 1, в момент начала изменения Э. Определяют значение Ж

Э на длине, выбранной из условия ур отсутствия переотражений внутри диэл. Ф материала. По длине волны, по известной зависимости рассчитывают глу° бину залегания расслоения. По значениям h, и 1, соответствующим им значениям Э и рассчитанному значению глубины залегания расслоения опреде- Ф© ляют величину угла падения по гра- . 1 дуировочным кривым. 1 ил. 4ь

1264052

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике нераэрушающего контроля качества сплошных и клееных диэлектрических материалов и слоев.

Цель изобретения — повышение точности определения глубины залегания расслоений и обеспечение определения величины расслоения.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего способ определения глубины залегания расслоений в диэлектрических материалах.

Устройство содержит панорамный свипгенератор 1, индикатор 2 (например Р2-69), рупорную передающую антенну 3, призму 4 полного внутреннего отражения, контролируемый образец 5, приемную всеполяризованную антенну 6, делитель 7 в виде поляриза— ционной проволочной решетки, направленные ответвители 8 и 9, согласо— ванные нагрузки 10, СВЧ-детекторы 11 и 12.

Способ определения глубины залегания расслоений в диэлектрических материалах реализуется следующим образом.

Формируют в контролируемом образце 5 экспоненциально затухающее по глубине СВЧ поле, для чего линейно поляризованное с переменной длиной волны излучение от свипгенератора 1 через рупорную передающую антенну 3 падает перпендикулярно на боковую грань призмы 4. 11атериал призмы 4 выбран из условия Е,>, а боковые грани расположены под углом М к основанию призмы, причем У > arscinl ; где, и E — диэлектрические проницаемости материала призмы 4 и контролируемого образца 5. Отраженная от контролируемого образца 5 эллиптически поляризованная волна принимается.приемной всеполяризованной антенной б.

Волна с приемной всеполяриэованной-i антенны б поступает в делитель 7 в виде поляризационной проволочной решетки. Решетка установлена под yrо лом 45 к направлению распространения волны, а направления проволочек— параллельно большой оси эллипса поляризации. Это положение устанавливается при калиброваке путем поворота приемной всеполяризованной антенны

6 и делителя 7 волны вокруг оси распространения волны. Составляющая

40 электромагнитной волны, электрический вектор которой перпендикулярен направлению проволочек поляризационной проволочной решетки делителя 7 волны,, проходит через нее, попадает в направленный ответвитель 8 и детектируется СВЧ-детектором 11. Составляющая, электрический вектор которой параллелен направлению прово10 лочек решетки (большая ось эллипса поляризации), отражается от нее, попадает в направленный ответвитель 9 и детектируется СВЧ-детектором 12.

Продетектированные сигналы с СВЧ-де1 текторов ll и 12 поступают соответственно на входы индикатора 2. При отсутствии расслоения на экране индикатора 2 будет прямая горизонтальная линия, а при наличии расслоения получается кривая.

С помощью частотной метки свипгенератора 1 определяется длина волны, при которой начинает изменяться эллиптичность отраженной волны (отношение малой оси эллипса поляризации к большой) и индицируется цифровым индикатором на свипгенераторе l. С помощью аттенюатора индикатора 2 определяется относительное изменение эллиптичности при максимальной и минимальной длине волны в децибеллах.

При этом глубина проникновения (взаимодействия) в контролируемый обра— зец 5 определяется по выражению:

З5 Ф

a-- (1)

A,1 K„ ) /san ч где — длина электромагнитной волны; угол падения;

Š— относительная диэлектричес1г кая проницаемость (приз мыв контролируемый материал).

Эллиптичность tgg/2 электромаг-

45 нитной волны, отраженной от контролируемого образца 5 без расслоения, не зависит от частоты и равна . соя V sin 1-.Е<

sin 9

При наличии расслоения в контролируемом образце 5 эллиптичность отраженной электромагнитной волны не изменяется при глубине проникновения, меньшей глубины залегания расслоения. При дальнейшем увеличении глубины проникновения эллиптичность отраженной электромагнитной волны начинает изменяться относительно зна1264052

Составитель Л.Лысов

ТехредЛ.Олейник Корректор Л.Пилипенко

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 5553/43 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5,1роизводственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород;ул.Проектная,4

3 чения (2). Это изменение зависит от величины расслоения и монотонно уве- личивается с увеличением длины электромагнитной волны, Таким образом, если в момент начала изменения эллиптичности относительно значения (2) зафиксировать длину электромагнитной волны, то можно из (1) определить глубину залегания расслоения. Величину расслоения определяют либо с помощью расчетных монограмм, либо путем решения основного уравнения эллипсометрии для известных значений эллиптичности при двух длинах электромагнитной волны. 15

Формула изобретения

Способ определения глубины залегания расслоений в диэлектрических 20 материалах, включающий облучение контролируемого материала линейно поляризованной электромагнитной волной под углом к его поверхности и измерение параметров отраженной электромагнитной волны, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности определения глубины залегания расслоений и обеспечения определения величины расслоения, угол падения линейно поляризованной электромагнитной волны выбирают большим угла полного внутреннего отражения, изменяют по линейному закону длину линейно поляризованной электромагнитной волны, при этом измеряют эллиптичность отраженной электромагнитной волны, фиксируют ее значение и — соответствующее ей значение ! длины линейно поляризованной электромагнитной волны — в момент начала изменения эллиптичности, Определяют значение эллиптичности на длине 1 2 линейно поляризованной электромагнитной волны, выбранной из условия отсутствия переотражений внутри диэлектрического материала, по длине 1

1 волны по известной зависимости рассчитывают глубину залегания расслоения, а по значениям длин Д и Я линейно поляризованной электрбмагнитной волны, соответствующим им значениям эллиптичности и рассчитанному значению глубины залегания расслоения определяют его величину по градуировочным кривым.