Способ контроля микрошероховатости поверхности

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности контроля микрошероховатости поверхности за счет исключения погрешностей от флуктуации.Информация о глубине и форме профиля поверхности содержится в относительной величине , получаемой из сигнала от поверхности автокорреляционной функции. Способ позволяет вычислять коэффициент шероховатости профиля поверхности по формуле ... I fTc Kt 5t t TC -i- j U(it) IJ(it)dt с где raax(t) - максимальное значение функции в пределах измерения переменной t; t - время, исчисляемое от начала зондирования строки поверхности; U(it) - зависимость от времени напряжения сигнала топографического контраста при зондировании L-Й строки исследуемой поверхности; U(it) - комплексно-сопряженная функция напряжения сигнала топографического контраста; время зондирования одной строки поверхности; t- параметр автокорреляции . 1 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) 51)4 О 01 В 21/30

1, 13

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3902226/ 24-28 (22) 29.05.86 (46) 23.05.87. Бюл. Р 19 (72) Н.Н.Демченко, Н.Ф.Осауленко, В;В.Шутовский и И.В. Гурненко (53) 531.717 (088.8) (56) Заявка Японии Ф 5635802, кл. G 01 В 11/30, 1981. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ МИКРОШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности контроля микрошероховатости поверхности за счет исключения погрешностей от флуктуаций. Информация о глубине и форме профиля поверхнос" ти содержится в относительной величине, получаемой из сигнала от поверхности автокорреляционной функции.

Способ позволяет вычислять коэффициент шероховатости профиля поверхности по формуле

О

max(t) / ——

К„. dt с — — U(it) U (it)dt

1 .,, о

tc о где max(t) — максимальное значение функции в пределах измерения переменной t; t — время, исчисляемое от начала зондирования строки поверхности;

U(it) — зависимость от времени напряжения сигнала топографического контраста при зондировании i-й строки исследуемой поверхности; V"(1г.) — комплексно-сопряженная функция напряжения сигнала топографического контраста; С вЂ” время зондирования одной строки поверхности; Т- параметр автокорреляции. 1 ил.

1312386

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к методам исследования шероховатых поверхностей средствами сканирующей электронной микроскопии, и может быть использовано для контроля микрошероховатости рабочих поверхностей магнитных лент и магнитных головок.

Цель изобретения — повышение точности контроля микрошероховатости поверхности за счет исключения погрешностей от флуктуаций.

На чертеже показана блок-схема устройства для контроля микрошероховатости, реализующего предлагаемый способ.

Устройство для контроля микрошероховатости поверхности содержит растровый электронный микроскоп 1, в ка" меру объектов которого помещается испытуемый образец магнитной ленты или магнитная головка, автокорреля— тор 2, дифференцирующую цепь З,двухполупериодный выпрямитель 4, фиксатор 5 максимального уровня, компаратор 6, интегратор 7 по строке и интегратор 8 по кадру, а также контрольный прибор 9.

Способ осуществляют следующим образом.

После установки испытуемого образца в растровый электронный микроскоп 1 и включения последнего на выходе детектора вторичных электронов появляется электрический сигнал, несущий в себе информацию о топографии (рельефе) исследуемой поверхности.

Этот сигнал поступает на автокоррелятор 2, выполняющий операцию вычисления автокорреляционной функции введенного в него сигнала в интервале времени, равном времени сканирования одной строки в растровом микроскопе

1. Дпя этого Hà автокодрелятор 2 подан также сигнал строчной синхронизации растрового микроскопа 1.

В качестве автокоррелятора 2 могут быть применены как электронные коррелометры на электрических схемах, так и оптоэлектронные конвольверы на акустических объемных и поверхностных волнах.

Автокоррелятор 2 реализует операцию вычисления автокорреляционной функции (АКФ) сигнала топографического контраста U(it) для i-й строки развертки электронного луча по поверхности исследуемого образца: с

АКФ = У 7) Ui — it) I

it где t — текущее время, исчисляемое

5 от начала развертки строки; параметр корреляции; — интервал времени автокорреляции, равный длительности развертки одной строки.

Статическая информация о глубине и форме профиля исследуемой поверхности содержится в относительной величине максимума полученной автокорреляционной функции, равной дисперсии структурного распределения материала в данном его сечении, а также в наклоне фронтов функции, который характеризует насыщенность формы профиля резкими перепадами микронеровностей.

Следующая операция обработки сигнала, заключающаяся в диффернцировании автокорреляционной функции, при25 водит к тому, что в ее результате одним параметром (а именно амплитудой дифференцированного сигнала) учитывается как дисперсия, так и на30 сыщенность профиля микронеровностями.

Этот этап обработки сигнала выполняется дифференцирующей цепью 3 с соот— ветствующей постоянной времени.

В связи с тем, что дифференцироЗ5 вание колоколообразнои функции, которой является АКФ, приводит к появ— лению двух разнополярных всплесков, в качестве очередного этапа обработки сигнала производится двухполупериодное выпрямление результата дифференцирования для использования в . дальнейшем модуля первой производной автокорреляционной функции. Эта операция выполняется выпрямителем 4.

После этого осуществляется фиксация (запоминание) максимального уровня первой производной АКФ, взятой по модулю, с помощью фиксатора 5, которым может быть, например, емкостный накопитель.

Сигнал топографического контраста

U(it) с выхода растрового электронного микроскопа. 1 поступает также (кроме того, что он подается на автокор55 релятор 2) на вход интегратора 7, выполняющего функцию усреднения во вре— мени развертки одной строки эффективного значения мощности сигнала

3 1312386 4

1 подается на контрольный прибор 9, от— uiit) v (ibid .

c., градуированный по различным уровням с шероховатости.

Формула изобретения

max (t) / ——

dt и(т)П(т -it)d;/

1 с

U(it)U (it)dt

tc о

jestñ

max(t) / —-1

U() V(— it) ДХ /

К.—

1

tñ. где К;

max(t) v(it) ь

К= К,, 1

j--1

50 U1 (it) с

Эта операция необходима для последу— ющего нормирования автокорреляционной 5 функции и результатов ее дальнейшей обработки.

Нормирование зафиксированного значения модуля первой производной АКФ

10 на единицу мощности исходного сигнала исключает влияние на конечный результат таких параметров растрового электронного микроскопа 1, как ток сканирующего электронного луча, КПД

15 детекторов вторичных и отраженных электронов, коэффициент усиления фо— тоэлектронного умножителя, коэффицициент усиления видеоусилителя и т.п.

Операция нормирования производится

20 с помощью компаратора 6 посредством деления максимального значения модуля первой производной АКФ на усредненное значение мощности сигнала топографического контраста Uc .Резуль— тат этого сравнения

jt t дает однозначную количественную информацию о степени микрошероховатости определенного поперечного сечения исследуемой поверхности, а именно сечения этой поверхности i-й строкой развертки растрового электронного микроскопа.

Чтобы получить интегральную харак-40 теристику микрошероховатости определенной площадки исследуемой поверхности, выполняется операция усреднения множества полученных значений

К., относящихся к и различным после- 45 довательным строкам одного кадра электронно-лучевой развертки микроскопа 1, Эта операция осуществляется интегратором 8. После интегратора 8 сигнал

Способ контроля микрошероховатости поверхности, заключающийся в зондировании исследуемой поверхности путем ее построчного сканирования, получении сигнала изображения рельефа зондируемой поверхности и анализе сигнала топографического контраста, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля микрошероховатости поверхности за счет исключения погрешностей от флуктуаций, в процессе анализа сигнала изображения рельефа зондируемой поверхности вычисляют автокорреляционную функцию этого сигнала в интервале времени, равном времени однострочного сканирования, определяют первую производную автокорреляционной функции, запоминают максимальное значение модуля производной и делят его на среднее в пределах соответствующей строки эффективное значение мощности сигнала согласно формуле с . +

U(it)U (it)dt

g — получаемый в результате указанных действий коэффициент шероховатости профиля поверхности в i-й строке сканирования; — максимальное значение функции в пределах изменения переменной t; время, исчисляемое от начала развертки строки; зависимость от времени напряжения сигнала при зондировании i-й строки исследуемой поверхности; — комплексно-сопряженная функция напряжения сигнала; — время развертки одной строки; — параметр автокорреляции.

1312386

Составитель Е, Глазкова

Редактор В.Петраш Техред A.Кравчук Корректор А. Ворович

Заказ 1960/38 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4