Эллипсометрический способ измерения расстояния или плоскостности

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет минимизации паразитных отражений от контролируемой поверхности и повышения чувствительности фазового сдвига ортогонально поляризованных составляющих СВЧ-волны к величине контролируемого параметра. СВЧ- колебания переменной частоты линейно поляризованные под углом 45° к плоскости падения волны, направляют на контролируемую поверхность через диэлектрическую призму, боковые грани которой устанавливают перпендикулярно падающему и отраженному излучению, а основание - параллельно контролируемой поверхности, угол падения СВЧ-волны выбирают больше критического, измеряют эллиптичность отраженной волны, определяют длину Я волны излучения, соответствующую минимальной эллиптичности, а о величине контролируемого параметра судят по зависимости, связывающей его с измеренным значением длины Я. 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)! G 01 В 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

306СОЮЗНЦ

;а итн:- rENelel 5jl!4OTFK!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4664084/28 (22) 21,03.89 (46) 23.06.91. Бюл. № 23

J (71) Институт прикладной физики АН БССР (72) С, А. Тиханович и Е. С. Максимович (53) 681.518.3.621.371(088.8) (56) Патент Ф РГ ¹ 2636211. кл. G 01 В 9/02, 1977, Дубицкий Л. Г. Радиотехнические методы контроля иэделий. — M.: Машгиз, 1963, с. 57, Авторское свидетельство СССР

¹ 724921, кл, G 01 В О/02, G 01 В 11/14, 1980. (54) ЭЛЛИПСОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ

ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ИЛИ ПЛОСКОСТНОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет минимизации паразитных отражений QT контИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в авиационной и радиотехнической промышленности для измерения расстояний или плоскостности металлических конструкций и материалов.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет минимизации паразитных отражений от контролируемой поверхности и повышения чувствительности фазового сдвига ортогонально поляризованных составляющих излучаемой

СВЧ-волны к величине контролируемого параметра.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — градуировочная зависиЯ2 1657952 А1 ролируемой поверхности и повышения чувствительности фазового сдвига ортогонально поляризованных составляющих СВЧ-волны к величине контролируемого параметра. СВЧколебания переменной частоты линейно поляризованные под углом 45 к плоскости падения волны, направляют на контролируемую поверхность через диэлектрическую призму, боковые грани которой устанавливают перпендикулярно падающему и отраженному излучению, а основание -- параллельно контролируемой поверхности, угол падения

СВЧ-волны выбирают больше критического. измеряют эллиптичность отраженной волны. определяют длину А волны излучения, соответствующую минимальной эллиптичности, а о величине контролируемого параметра судят по зависимости, связывающей его с измеренным значением длины ),. 3 ил. мость величины зазора d между основанием призмы и контролируемой поверхностью от длины волны А, при которой эллиптичность отраженной волны принимает минимальное значение, диэлектрическая проницаемость материала призмы е = 2,56, угол падения р=40 (кривая 1) и 45 (кривая 2); на фиг, 3— типичные зависимости эллиптичности от длины волны при величине воздушного зазора d=0,5 мм и углах падения 40 (кривая 1) и 45 (кривая 2), Способ измерения расстояния или плоскостности осуществляется устройством, содержащим последовательно установленные свип-генератор 1, поляризатор 2, диэлектрическую призму 3, контролируемый образец 4, делитель 5. волны на две ортого1657952 фиг.1 нвльно поляризованные составляющие, первый 6 и второй 7 детекторы СВЧ-излучения, измеритель 8 отношений, экстрематор

9 и блок 10 обработки, Способ осуществляется следующим образом.

Линейно поляризованные колебания, частота которых плавно изменяется в диапазоне перестройки используемого свипгенератора 1, а азимут составляет 45 с плоскостью падения, направляют через поляризатор 2 на основание диэлектрической призмы 3 под углом, большим критического угла (полного внутреннего отражения), причем боковые грани призмы 3 составляют 90 с направлением распространения волны.

После взаимодействия с контролируемым образцом 4 принимают отраженное излучение и измеряют его эллиптичность, для чего с помощью делителя 5 разделяют отраженную волну на две составляющие, интенсивности которых пропорциональны соответственно большой и малой составляющей эллипса поляризации, детектируют каждую из них с помощью первого б и второго 7 СВЧ-детекторов и направляют продетектированные сигналы соответственно на первый и второй вход измерителя 8 отношений. Выходной сигнал с измерителя 8 отношений, равный отношению сигналов, пропорциональных интенсивности малой и большой полуоси эллипса поляризации, поступает на вход экстрематора 9, который в момент достижения минимального экстремума эллиптичности подает сигнал на управляющий вход блока 10 обработки. На измерительный вход блока 10 обработки поступает пилообразное напряжение. пропорциональное частоте свип-генератора 1, B момент прихода управляющего сигнала с экстрематора 9 в блоке 10 обработки регистрируется частота излучения в точке мини5 мума эллиптичности,по величине которой с помощью градуировочных зависимостей, предварительно записанных в памяти блока

10 обработки определяется величина контролируемого параметра.

Формула изобретения

Эллипсометрический способ измерения расстояния или плоскостности, заключающийся в том, что контролируемую

15 поверхность облучают электромагнитной волной через поляризационный элемент, принимают отраженное от контролируемой поверхности излучение и регистрируют его поляризационные параметры, о т л и ч а ю20 шийся гем, что, с целью повышения точности измерений, излучаемую СВЧ-волну переменной частоты линейно поляризуют под углом 45 к плоскости ее падения и направляют на контролируемую поверх25 ность через диэлектрическую призму, боковые грани которой устанавливают перпендикулярно падающему и отраженному излучению, а основание — параллельно контролируемой поверхности, угол падения

30 СВЧ-волны на основание призмы выбирают больше критического, измеряют эллиптичность отраженной волны, определяют длину волны А излучения, соответствующую минимальной эллиптичности, а о вели35 чине контролируемого параметра судят по зависимости, связывающей его с измеренным значением

1657952

d,ип

12 ач

-{5

Фиг. 3

Составитель П. Лапшин

Техред М.Моргентал Корректор А. Осауленко

Редактор С. Пекарь

Заказ 1708 Тираж 379 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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