Устройство для контроля дефектности полупроводниковых пластин и структур

 

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано в метеорологии и навигации. Устройство содержит лазер с блоком управления , приемопередающую оптическую систему , датчик опорного импульса, оптически сопряженный с лазером, счетчик, генератор счетных импульсов, запускающий счетчик, три схемы сравнения кодов, три регистра памяти, фотоприемное устройство, оптически сопряженное с приемопередающей оптической системой, логарифмический усилитель на выходе фотоприемного устройства , два управляемых интегратора, два блока памяти, запоминающие выходные сигналы управляемых интеграторов, схему вычитания, три цифроаналоговых преобразователя (ЦАП), на выходах соответствующих регистров памяти, три логарифмических усилителя, подключенных к выходу соответствующих ЦАП, квадратор, подключенный к выходу схемы вычитания, два сумматора, два интегратора, пять перемножителей , аналого-цифровой преобразователь и источник эталонного сигнала. 1 ил. $

. 5U„„1785054 А) СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 k At y piiq) (я)з Н 01 1. 21/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к оптйко- элект-. емопередающего устройства в направлении ронному приборостроению и может быть. на отражатель. использовано в метеорологии и навигации. Известно устройство для определения

Известен прибор для измерения опти-: . прозрачности оптической среды, взятое в ческой прозрачности по заявке, содержа- качестве прототипа; содержащее последощий последовательно соединенные- вательно соединенные задающий генераисточник света и передающему оптическую . тор, источник излучения; "передающуюсистему, отражатель, оптически сопряжен- оптическую систему и два угблковых отраный с передающей оптической системой; жателя, установлейные на границах исслепоследовательно соединенные приемную дуемого участка оптической среды, последоваоптическую систему. сопряженную. с отра-: тельно соединенные приемнуЮ оптическуюсисжателем, фотоприемник и блок электронной . тему, оптически сопряженную с уголкввь|м обработки. отражателями, фотопрйемник vi коммутатор, к выНедостатки этого устройства вытека-" ходам которого подключены два интегратора, а ют из необходимости использования в нем также схему деления, йодключенную входами к отражателя. Таким недостатком являются: выходам интеграторов, и линию задержки, подклю: громоздкость конструкции, огра ниченйый ченную купрэвляющим входам обоих интеграторов, диапазон применения, продолжительное Наличие уголковых отражателей в провремя подготовительных работ, связанноес . тотипе приводит к громоздкости конструкустановкой отражателя и ориентацией при-: -. ции, ограниченному диапазону высот

00 (Я

С

Щ ф

48-92

2 ,. (21) 4867637/25 - .. - счетных импульсов, запускающий счетчик; (22) 21.09.90 . . ",: -:: три схемы сравнений кодов, три регистра (46) 30.12,92,Бюл.М 48:, памяти, фотоприемное устройство, оптиче (71) Производственноеобъединение "Ураль- ски сопряженное С приемопередающей опский оптико-механический завод":: - тической системой, логарифмический . (72) А.С,Дунаев ..:,. :,:: усилитель на выходе фотоприемного уст: (56)Заявка ФРГМ3309838, кл.601 Й21/59;1984;.: ройства, два управляемых интегратора, два

Авторское свидетельство СССР М блока памяти, запоминаащие вйходные

1404837, кл. (3 01 J 1/04,1987..: сигналы управляемых ййтеграторов, Схему „, (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ МЕТЕОРОЛОГИЧЕ- . вычитания, три цифроаналоговых преобра- .

СКОЙ ДАЛЬНОСТИ ВИДИМОСТИ: зователя (ЦАП), на выходах соответствую:(57) Изобретение относится к оптико-элект- . щих регистров памяти, три ронному приборостроению и" может быть." логарифмическихусилителя, подключенных .использовано в метеорологии и навигации. к выходу соотаетствую@их ЦАП, квадратор, Устройство содержит лазер с блоком управ- подключенный к выходу схемы вычитания, ления, приемопередающую оптическую си-,,. два сумматора; два интегратора; пять пере стему,датчик опорногоимпульса, оптически .. множителей, аналого-цифровой преобразосопряженный с лазером, счетчик, генератор. ватель и источник эталонного сигнала. 1 ил:; П

1785054

4 примененйя, продолжитвльности noAiovo- r<8 2р y Asx В упф р 0 вительных работ связайной с установкой " с отражателей на заданййе расстояния и ори-... Логарифмическое преобразование вы ентацией приемопередающего устройства в ражения (4) дает направлении на отражатели; .. . 5 1п$(ф*lnk-2lnt- ct,:: .: " " .; (5)

Целью изобретеййя является упроще-;: .- Если отсчеты информационного сигнание койструкции; связанное с исключением ла (5) брать не i:îòäåëüíbIå моменты време-. из устройства уголковых отражателей.::: " ни. а в отдельные интервалы fthm, i2) и ft2, tj), .

Поставленная цель достигается тем, что: то полученные отсчеты будут усреднены; что вустройСтве,содержащеепоследовательно 10 вызывает снижение флуктуационной со соединенные лазер с блоком управления и : ставляющей и поаышейие точности ; Отсче- . йередающуюоптическуюсистему,последо- ты J> и J2 i интервалы. fthm.tß и .ft2, тэ) вательно- соединенные приемную оптиче- . характеризуются соотношениями ., скую систему и фотоприемнйк, введены

- соответствующие блоки и узлы, позволяю- 15 щие по изменению мощности обратного . J1.!ц !п !®d+t2-t<)Ink+2(t2 t1-t2Int2+tilnt))-; рассеяния оценить метеорогийескую даль- Д 2 йбсть видимости, В основу работы устройства по данному изобретению- положено уравнение лазерной локации рассеиваю- 20 щей среды, которое для горизонтальной !2=, I:ns(t)dt s-т2)!пав+2(6-т2-тэ!ПЬ+ 2!пт2)- ; трассы принимает вид: - -:. с я 2 2

Р(Р)= ......, ; :.: ., 2 (i э-t2) . -:: :,.:: -::.. -... :: (7)

=I o Aax.. дп gnp о ° к ехр (— 2 е D)! 25 Если Длйтельность интервалов t2-tj-сэt2-Л t, то разность "сйгналов

/D2, .,: .. (1) гДе Р(0) ™Щность пРинимаемого импУль- .!1-.!2-а с(т)2+211!пс1+2тэ!пц-412!пт (8) сного сигнала однократного рассеяния с !!эвестно, что етеорологическая дальI .o ™щность эондиРУющего импУльс- 30 ность видимости 0 определяется как расногоизлучениялазера; -: --.. стояние, на котором стандартный:

A8x — площадь входного зРачка ПРием наблюдатель в условиях достаточной освещенности может еще различить 06beKT дотаточнФх размеров. контраст которого ти — длительность импульса излучениЯ; 35 относительно фона равен единице. Под и — коэффициент пропус "ания: стандартны наблюдением подразумеваетоптических систем передатчика и приемни- ся наблюдатель. Способный воспринимать ка соответственно;:.... изображение с некоторым минимальным

0 —.Показатель рассеяния, контрастом !,. Значение DM пля горизонк- моду ь вектоРа индикатриссы Рас- 40 тальной трассы может быть найдено из сеЯниЯ длЯ Угла 180;, : . Уравнения.

О. е =о+ а — показатель ослаблениЯ; D„=In(1/ko)/e . ., ." (9) а — показатель поглощениЯ лазеРного . Обычно контраст задают равным 0 02,, йзлучения в атмосфере., - .. Таким образом, определив из выражения

Так как текущая дальность 0 Связана со (8) значение е, из выражения (9) можно най;

45 временем t соотношением: ти метеорологическую дальность видимос1 и

D=ct/2, (2) 0„. Описанный алгорйтм реализован в то уравнение(1) можно преобразовать к предложенйом устройстве.. виду:: . - . .. .: .. На чертеже приведена функциональная схема измерителя метеорологйческой дальР()=2Р А» . o Ic. exp(f.c )у (3) "- Устройство содержит лазер 1 с блоком

2 управления, приемопередающую оптичеCvlrHan S(i) Ha s xoRe 4oTonj eM Ka с скую с с еМу 3, датчик 4 onop oro имоу интегральной чувстрительностью описы са, оптически сопряженный с лазером, вается выражением. :- счетчик 5, обнуление которого осуществляется импульсами датчика 4, генератор счет„„, г 1) (4) ных импульсов 6. запускающий счетчик 5, 2 три схемы 7, 8 и 9 сравнения кодов, три

1785054 регистра 10, 11 и 12 памяти, фотоприемное этому сигналу в регистр 10 запишется цифустройство 13, оптически сопряженное с ровой код, соответствующий моменту вреприемной оптической системой, логариф- мени t<, а управляемый йнтегратор 15 будет мический усилитель 14, преобразующий вы- интегрировать выходной сигнал логарифмиходной сигнал фотоприемного устройства 5 ческого усилителя 14. По истечении некото13, два управляемых интегратора 15 и 16, рого времени A t цифровой код, два блока 17 и 18 памяти, запоминающие.в . сформированный счетчиком 5, будет совпазаданные моменты времени выходные сиг- дать с.цифровыМ кодом Й . В момент совпаналы управляемых интеграторов 15 и 16,: деййя кодов схема 8 вырабатывает импульс схему вычитания 19. три цифроаналоговых 10 сравнения, по которому в регистр 11 зано- преобразователя 20, 21 и 22, преобразую- сится цифровой код,-соответствующий мощие выходные сигналы регистров памяти, менту времени tp после получения

10, 11 и 12 соответственно, три логарифми- оптического импульса, а управляемый инческих усилителя 23,24 и 25, подключение тегратор 15 закончит интегрирование инк выходу соответствующих цифроаналогб- 15 формацйонного сигнала, Постуйление

srtx преобразователей 20, 21 и 22, квадра- выходного сигнала на управляющий вход тор 26, подключенный к выходу схемы блока 17 памяти приведет к тому, что в нем вычитания 19, пять перемножителей 27, 28, будет содержаться сигнал J1 (формула 6), 29, 30 и 31, два сумматора 32 и 33, два выработанный в интеграторе 15, Поступлеинтегратора 34 и 35, аналого-цифровой ripe- 20 ние же этого сигнала на первый управляю-" образователь 36 и источник 37 эталонного щий вход управляемого интегратора 16 сигнала.,;.... : приведет к тому, что с Момента времени Й

Устройство работает следующим.обра-. интегратор 16 будет интегрировать выходзом.,, ": .: ::: . - . ной сигнал логарифмического усилителя 14.

Лазер 1 под действием импульса под- 25 По истечении времени 2 At цифровой жига, сформированного в блоке, управления . top, сформированйый Счетчиком 5, будет

2, вырабатывает оптический импульс, кото- совпадать с цифровым кодом Кз, соответсгрый через приемопередающую оптическую вующим моменту времени tj. В момент совсистему 3 излучается в атмосферу по гори- паденйя кодов схема 9 вырабатывает зонтальной трассе. В момент излучения ла - 30 импульс, по которому интегратор 16 законзера 1 датчик 4 формирует опорный чит интегрирование информационного сигимпульс, который обнуляет счетчик 5, Счет- нала, а в регистр 12 будет занесен цифровой ные импульсы, выработанные генератором код, соответствующий моменту t3 после из-

6, подаются на счетный вход счетчика 5 и: . -лучения оптического" импульса; Поступлеизменяют eio состояние. Текущий цифро- 35 ние выходного сигнала-схемы сравнения 9 вой код, выработанный счетчиком 5 и несу- на управляющий вход блока памяти 18 прищий информацию о времени,с момента ведетк запоминаниювнемсигнала3г(фор- . излучения лазером оптического импульса. Мула 7), выработанного в управляемом " одновременно подается на три схемы срав- интеграторе16. В основу построения управнения кодов 7, 8 и 9 и на три регистра памя- 40 ляемого интегратора положено, например, ти 10, 11 и 12.. использование операционного усилителя, Оптическоеизлучениеобратногорассе- Bo входной цепи которого включены рези- яния через приемопередающую оптическую . стор и электронный ключ, а в цепи обратной систему 3 поступает на фотоприемное уст- связи — конденсатор. Управление электрон- .,": ройство13, в котором преобразуется в алек- 45 ным ключом осуществляется выходными трический сигнал (4). Логарифмическйй импульсамисхемысравнения кодов, В качеусилитель 14 преобразует сигнал S(t) к виду стае блоков памяти 17 и 18 могут использо(5). ваться устройства выборки-хранения.

Пусть t> — момент времени после иэлу- Цифровые коды, снимаемыес регистров чения оптического импульса соответствует 50 10.11 и 12 в цифроаналоговых преобразовацифровому коду N>, tz — момент времени теля преобразуются в аналоговые сигналы, после излучения оптического импульса со- которые затем поступают в логарйфмичеответствует цифровому коду N2, à ta — мо- . ские усилители 23, 24 и 25 соответственно. мент времени после излучения оптического Коэффициенты усиления усилителей 23 и 25 импульса соответствует цифровому коду Nj, 55 в два раза больше коэффицйента усиления

Тогда в момент времени t< схема 7 сравне- логарифмического усилителя 14; а коэффиния кодов вырабатывает импульс. одновре-: циент усиления логарифмического усилитеменно поступающий на управляющий вход ля 24 — в четыре раза. Сигналы, регистра 10 памяти и на первый управляю- сформированные логарифмическими усилйщий вход управляемого интеграгора 15. По

1785054 телями 23, 24 и 25, поступают на перемно- которого в перемножителе 31 на сигнал се жители 27, 28 и 29 соответственно. На дру- получится сигнал; соответствующий эталонгой вход этих перемножителей" подаются ному значению с In(1/kp), Следовательно, сигналы с соответствующих регистров па- после отработки сигнала рассогласования мяти 10, 11 и 12. Выходные сигналы пере- 5 имеем: множителей 27, 28 и 29 вместе с сигналами, с !п(1 /ko)=Us е с, содержащимися в блоках памяти* 17 и 18, из которого следует поступают на сумматор 32, где осуществля- UD=."! é(1/ko)/å, . (13) ется их алгебраическое суммирование в со- " то есть совйадает с формулой (9) и ознаответствии с формулой: 10 чает, что сигнал UD соответствует метеоро-. логической дальности-видимости;

Перемножители 27, 28, 29; 30 и 31 могут

Uq=Jq-À-2tqlntq+4tzintz-2tzlnta=e с(Лт)2, (10): бйть вййолйейы на основе использования цифроаналогового преобразователя.

Цифровые коды, снимаемые с регист- 15 Из изложенного следует, что для работы ров 11 и 12, поступают также на схему вычи- предложенного устройства йе нужны уголтания 19, где вырабатывается inx" ðàçíoñòü ковые отражатели. А это значит; что предлоht=tg-t =t -t>, Найденноезначение Лт пода-- женное техническое решение будет иметь ется на квадратор 26, а затем поступает на более компактное конструктивное решение первый вход перемножителя 30, на второй 20 и содержать приемопередающее устройствход кьторого подается напряжение обрат- во с блоком электроники, выполняющей уканойсвязи14 .Перемножитель30,сумматор занные выше функции. Вместе с тем

32 и интегратор 34 входят-в состав койтура предложенное устройство может измерять автоматического регулйрования, Поэтому метеорологическую дальность видимости сигнал рассогласования, являющийся вы- 25 по горизонтальной трассе в широкомдиапаходным сигналом сумматора 32, отрабаты- зоне высот и требует значительного сокравается этим контуром, При значении щения подготовительных работ, сигнала рассогласования, равном нулю, напряжение Нос на выходе интегратора 34 бу- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

-дет йметь йекоторое постоянное значение, 30 Измерительметеорологическойдальнопосле умножения которого в перемножите- сти видимости, содержащий лазер с блоком ле 30 на (Л t) получится сигнал, соответст- управления, оптически сопряженный с привующий значению U>. Следовательно, после емопередающей оптической системой и отработКи сигнала рассогласованйя имеет датчиком опорного импульса, фотоприемместо соотношение: . 35 ное устройство, оптически сопряженное с о1=, (Жт)2, приемопередающей оптической системой, из которого следует и два интегратора, отличающийся тем, U.,=U

31, на другой вход которого подается сигнал выходом датчика опорного импульса, три

U . Перемножитель 31, сумматор 33 и интег- параллельные цепи последовательно соедиЭ ратор 35 входят в состав контура автомати- ненных регистра памяти, цифроаналогового ческого регулирования. Поэтому сигнал 50 преобразователя, логарифмического усилирассогласования, являющийся выходным теля и перемножителя, второй вход которасйгналом сумматора 33, где выходной сиг- го подключен к выходу соответствующего нал перемножителя 31 сравнивается с эта- регистра ггамяти, а выход — к соответствуюлонным сигналом c1п(1/ko), выработанным щему входу первого сумматора, четвертый источником 37, отрабатывается этим конту- 55 логарифмический усилитель, подключенный ром. При значенйи угнала рассогласова- входом к выходу фотоприемного устройстния, равном нулю, напряжение U на ва, а выходом — к информационным входам выходе интегратора.35 будет иметь некото- управляемых интеграторов, три схемы сраврое ïocToÿHíoå значение, после умножения нения vopoo, каждая из которых подключе- .

1785054

Составитель А.Дунаев

Тех ред М.Моргентал

Корректор H.Ñëîáîäÿíèê

Редактор

Заказ 203/ДСП Тираж .: .: - . Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по йзобретениям и открытйям при ГКНТ СССР

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

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

9 10 на входом к выходу счетчика, а выходом - к выходам второго и третьего регистров йамФи, управляющему входу соответствующего ре- . квадратор и четвертйй:перемном<итель; под- " гистра памяти, каждый из которых подклю- . .:: ключенный к четвертому входу первого сумматора, чен информационййм входом к вйходу :- . пятыйишестойвходыкот6рогосоединенысвыхо-

"счетчика, причем выход первой схемы Срав- 5 дами блоков памяти, а вьюаф-C входо . первог6- . нения йодключен к первому управляющему - "-: интегратора, подключеййого выхщ(ом к второму, входу первого управляемого интегратора, : входу четвертого йеремножителя; посдедова-". . выход второй схемы сравнения подключен: -: тельйо соединенные аналого-цифровой преоб- -; --:. к второму. управляющему входу первого уп-: =: равляемощ интегратора, кпервомууправляю- 10 первого интегратора, и пятйй перемножи щему входу второго управляемого интегратора тель, выход которого соединен с входом вто-и к управляющему входу первого блока памя- рого сумматора; второй вход которого " .. ти, вйходтретьейсхемы сравнения подключен . соединен с вйходом источника эталонного к второму входу второго управляемого интег-: .:сигнала, а выход - с входом второго интегратора и к управляащему входу второго блока 15 ратора, выход которого являетея выходом памяти, последовательно соединенные схема измерителя и подключен к второму. входу ". вычитания, два входа которой подключены к пятого перемножителя;