Способ определения функции распределения высот и углов наклона шероховатой поверхности

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования структуры шероховатых поверхностей диэлектриков, металлов, полупроводников и др., что актуально в приборостроении, неразрушающем оптическом контроле и других отраслях науки и техники. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение области использования за счет измерения функции распределения высот и углов наклона микронеровностей, размеры которых сравнимы с длиной волны излучения, и за счет азимута поляризации при помощи магнитооптического модулятора. Задают плоскость колебаний лазерного света под углом 0*98φ/2 K плОСКОСТи пАдЕНия, фОРМиРуюТ ВыСОКОКОгЕРЕНТНый пучОК C цилиНдРичЕСКиМ ВОлНОВыМ фРОНТОМ, СХОдящиМСя HA шЕРОХОВАТОй пОВЕРХНОСТи, пРОЕциРуюТ КОгЕРЕНТНОЕ изОбРАжЕНиЕ пРОфиля пОВЕРХНОСТи B плОСКОСТи РЕгиСТРАции, СКАНиРуюТ пОлучЕННОЕ изОбРАжЕНиЕ, ВыдЕляюТ зОНы КОРРЕлляции, изМЕРяюТ АзиМуТ пОляРизАции B пРЕдЕлАХ КАждОй зОНы и пО пОлучЕННыМ дАННыМ РАССчиТыВАюТ фуНКции РАСпРЕдЕлЕНия МиКРОНЕРОВНОСТЕй пО ВыСОТАМ и углАМ НАКлОНА МиКРОНЕРОВНОСТЕй. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (®5 6 01 В 11/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4467676/25-28 (22) 29.07.88 (46) 30.05,90. Бюл. У 20 (71) Черновицкий государственный университет (72) А.Г.Ушенко и С,Б.Ермоленко (53) 531. 715. 27 (088. 8) (56) Кучин А,А.; Обрадович К.А, Оптические приборы для измерения шероховатости поверхности, Л.: Иашинострое)ые, 981, с. 6-10. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИИ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТ И УГЛОВ НАКЛОНА

ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зовано для исследования структуры шероховатых поверхностей диэлектриков,.металлов, полупроводников .и. др., что акту ально в приборостроении, неразрушающем оптическом контроле и других отраслях науки и техники, Целью !

Ивобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано для исследования структуры шероховатых поверхностей диэлектриков, металлов, полупроводников и т.д., что актуально в приборостроении, неразрушающем оптическом контроле и других отраслях науки и техники.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение области использования за счет измерения функции распределения высот и углов наклона микронеровностей, размеры которых сравнимы с длиной волны иэлучеьыя

„.Я0„„1567882 А1 изобретения является повышение точности измерения и расширение области использования за счет измерения функции распределения высот и углов наклона микронеровностей, размеры которых сравнимы с длиной .волны излучения и за счет азимута поляризации при помопд магнитооптического модулятора, Задают плоскость колебаний лазерного света под углом 0(«/2 к плоскости падения, формируют высок око гере нтный пучок с цилиндрическим волновым фронтом, сходящимся на шероховатой поверхности, проецируют когерентное иэображение профиля поверхности в плоскости регистрации, сканируют полученное Ф изображенные, выделяют зо ы корреляции, 6 измеряют азимут поляризации в пределах каждой зоны и по полученным данным рассчитывают функции распределе- С в ния микронеровностей по высотам и углам наклона микронеровностей. 1 ил.

I и за счет определения азимута поляризации при помощи маг ытооптичеокого модул ятор а, На чертеже изображена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа измерения функции распределения высот и углов наклона шероховатой поверхности, Устройство содержит источ ык 1 иэлуче ыя, коллиматор 2, четвертьволновую пластинку 3, полярна атор 4, объектив 5 с цилиндрическими преломляющими поверхностями, объектив 6 со сферическими преломляющими понерхностями, по1567882 ляриэ атор 7, ди афр агму 8, магнитооптический модулятор 9, фотоэлектрический блок 10 регистрации, блок 11 связи, и мини-ЭВМ 12.

Способ осуществляют следующим образом.

На вход устройства поступает излучение от источника 1 излучения, например от одномодового лазера. 10

Коллиматор 2, со стоящий из двух объективов и диафрагмы между ними, служит для расширения пучка и формирования волны с плоским волновым фронтом. Пластинка 3 ориентируется таким образом, что ось наибольшей скорости о составляет угол 45 с ппоскостью поляризации лазерного пучка, что позволяет получить циркулярную поляриз ацию освещающего пучка„Поляризатор 4 за- 2p дает плоскость колебаний световой воло о ны под углом ОсЭС(90 к плоскости падения, Цилиндрический объектив 5 формирует волну со сходящимся на поверхности объекта 13 цилиндричес слм вол- 25 новым фронтом, Объект . 13 осуществляет поляриэ ационно-фаз овую модуляцию лазерного пучка. Объектив 6 проектирует изображение профиля исследуемой шероховатой поверхности объекта 13 сквозь поляризатор 7 в плоскость полевой диафрагмы, эа которой расположен магнитооптический модулятор 9> фотоэлектрический блок 10 регистрации. Размер полевой диафрагмы 8 выбирается порядка

1/10 части размера зоны корреляции в когерентном изображении профиля шероховатой поверхности объекта 3, С помощью система поляризатор 7 — магьытооптический модулятор 9 добиваются по- 4р пучения янимального сигнала и определяют величину поворота 1 азимута поляризации световых колебаний в выделенной зоне корреляции

f = /2-(, где — угловой отсчет систем, Затем сканируют оптическое иэображение профиля шероховатой поверхности и по отсчетам окулярного микрометра (не показано) определяют величину шагового параметра t соответствующего

s начению Г = c ons t

t=(t < -t < ) />=const, где t, и t < — отсчеты, определяющие интервал B изображении профиля поверхности, плоскость поляризации колеба-, ний в котором не изменена.

Далее путем сканирования полученного когерентного иэображения профиля шероховатой поверхности выделяются новые зоны корреляции и таким образом, определяется массив значений Я; поворотов плоскости поляризации в зонах корреляции и соответствующие им зна ения шаговых параметров С; (f; =сопМ). . (олученный массив < ; и t; накапливается в памяти блока 11 связи с миниЭВМ 12 и статистически обрабатывается ° В результате получают распределение микронеровностей по высотам и углам наклона исследуемой шероховатой поверхности, фор мул а из обретения

Способ определения функции распределения высот и углов наклона шероховатой поверхности, з аключаюд йся в

roM, что облучают шероховатую поверхность пучком излучения, наблюдают из о бр ажение профиля пов ер хности и определяют функцию распределения высот и углов наклона шероховатой поверхности, о тлич ающн и с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области использования за

=чет определения функции распределения высот и углов наклона микронеровностей, размеры которых сравнимы с длиной волны излучения, облучение производят л.;нейно-поляризованным пучком высококогерентного излучения с цилиндрическим волновым фронтом, сходящимся на шероховатой поверхности, задают плоскость колебаний излучения под уг/ лом Oi (ii /2 к плоскости его падеьыя, проецируют наблюдаемое изобр ажение профиля поверхности в плоскость регистрации, сканируют полученное когерентное изображеже профиля, выделяют в нем зоны корреляции, измеряют азимут поляризации световых колебаний в пределах каждой зоны корреляции и по полученным данным определяют функции распределения высот и углов наклона микронеровностей.

1567882

Сос тавитель Л, Лобз ов а

Техред М.Ходанпч

Редактор Ю,Середа

Корректор С.Юекмар

3 аказ 1315

Тираж 489

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101