Бесконтактный фотометрический способ измерения высоты шероховатости поверхности прозрачных образцов

 

ний за счет искажений, вносимых слоем при воспроизведении микрорельефа, и в ряде случаев делает непригодными образцы для эксплуатации.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение процесса измерения.

Поставленная цель достигается тем, что после определения сигналов пере10 ворачивают образец так, чтобы поток излучения падал на противоположную измеряемой поверхность образца, определяют при этом сигналы от диффузного и полного потоков, отраженных от поверхностей образца, а о высоте шероховатости судят по формуле

:1 полм) поим < где йо„ вЂ” среднеквадратическая высота шероховатости измеряемой поверхности образца; — длина волны монохроматического потока излучения;

У - известная постоянная;

A — показатель преломления материала образца на этой длине волны; г - коэффициенты зеркального .» Э отражения измеряемой и противоположной измеряемой поверхностей образца, определяемые, например, формулами Френеля, в первоначальном положении образца;

Т,1 — коэффициент пропускания

40 измеряемой поверхности и толщи образца в первоначальном его положении;

Т Т „„- сигналы от диффузного и 1 полного потоков, отражен- 45 ных от поверхностей в первоначальном его положении; г - коэффициенты зеркального

» отражения измеряемой и противоположной измеряемой, «О поверхностей образца, определяемые, например, формулами Френеля, при перевернутом положении образца; 55

Vg — коэффициент пропускания противоположной измеряемой поверхности и толщи

3 87

R - среднеквадратическая высота шероховатости.

При измерении прозрачных образцов с помощью этого, способа измеряемую поверхность предварительно покрывают тонким слоем (но не прозрачным) алюминия или серебра, воспроизводящим ее микрорельеф $2) .

Однако для известного способа характерны недостаточная точность .измерения и сложность процесса измерения, поскольку операция нанесения укаэанного слоя на измеряемую поверхность весьма трудоемкая. Кроме того, эта операция снижает точность измереQ. г,» *ИФФ

1 образца при перевернутом

его положении; 3п „ - сигналы от диффузного и полного потоков, отраженных от поверхностей при перевернутом положении образца.

На чертеже изображена принципиальная схема установхи для реализации предлагаемого способа.

Установка содержит источники 1 излучения (лазер), экран 2, ловушки

3 и 4 излучения, фотометрический шар

5, в котором выполнены отверстия

6-9, фотоприемник 10 и образец il c измеряемой поверхностью 12 и поверхностью 13, ограничивающей его и противоположной измеряемой.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Монохроматический пучок излучения от источника 1 излучения падает через отверстия 8 и 9 фотометрического шара 5 на измеряемую поверхность 12 образца ll под углом

5-1011 к ее нормали. Прошедшее через образец 11 излучение улавливается ловушкой 4, а отраженный образцом 11 поток Ф„ „.. попадает в фотометричеспол -» кий шар 5, где интегрируется и создает на приемной поверхности фотоприемника 10 через отверстие 6 освещенность, пропорциональную величине

Ф„одм„ ..Когда зеркальная составляющая отраженного потока Ф выпус » кается через отверстие 7 шара и улавливается ловушкой 3, т.е. экран 2 не

59 6 последовательность операций, находят величины полного и диффузного отраженных образцом 11 потоков излучения ф110ЛН и яифф PerHc rÐHÐÓ oÆ0 c r налы р,еф р„» 110ли „ *Ифф ПОЛНО поступающие с фотоприемника !О, пропорциональны создаваемым на его поверхностд освещенностям от поступающих в фотометрический шар 5 потоков излучения Фд фью!, р Ф пол1, у ФД11ф „11 Фпол11 . Решая .систему "двух уравнели ний, получают формулу для определения высоты шероховатости

Ф поверхности и толщи образ20 полного потоков, отраженных от поверхностей в первоначальном его положении;

1 г, г - коэффициенты зеркального

% отражения измеряемой и противоположной измеряемой поверхностей образца., оп-. ределяемые, например, формулами Френеля, при перевернутом положении .образца;

Т2 — коэффициент пропускания

30 противоположной измеряемой ца при перевернутом его по положении;

:1Я11 Ф,.!00л,1- сигналы от диффузного и полного потоков, отраженных от поверхностей при перевернутом положении об- разца.

В случае r„= г0,, г., ч rg и Т, I

= Т0 = Т формула существенно упрощается

A Иф 1Д14Фф.1

-1 пол14 полм-1 верхностей образца, о т л, и ч а ю— шийся тем, что, с цейью повышения точности и упрощения процесса из-г мерения, после определения сигналов переворачивают образец так, чтобы поток излучения падал на противоположную измеряемой поверхность образца, определяют при этом сигнапы от дифI фузного и полного потоков, отраженных от поверхностей образца, а о высоте шероховатости судят по формуле

Формула изобретения

Бесконтактный фотометрический способ измерения высоты шероховатости, по-40 верхности прозрачных образцов, заключающийся в том, что направляют на поверхность образца монохроматический поток излучения под углом относительно нормали к ней, не превышающим 1.0 45 о и определяет сигналы от диффузного .и полного потоков, отраженных от .поR — среднеквадратическая вы"

С сота шероховатости изме55 ряемой.поверхности образца; — длина волны монохромати-: ческого потока излучения;

7=3,1416 — известная постоянная;

n — показатель преломления материала образца на этой длине волны; г r — коэффициенты зеркального

Э отражения и.".. 1еряемой и где

5 8729 перекрывает это отверстие, на прйемной поверхности создается освещен-. ность, пропорциональная величине диффузно отраженного образцом 11 потока

Ф*1 Ф®„. Покрытие экрана 2 должно быть одинаковым с покрытием внутренней поверхности стенок шара. Далее переворачивают образец 11 и устанавливают его так, что пучок излучения сначала падает на другую поверхности 10

13 и затем после прохождения толщи образца 11 облучает измеряемую поверхность 12. Повторяя проведенную

7 87295 противоположной измеряемой поверхностей образца, . определяемые, например, формулами Френеля, в первоначальном полвжении. образца;

Т - коэффициент пропускания измеряемой поверхности и толщи образца в перво начальном его положении; 1о д ФФ,-1по„ вЂ” сигналы от диффузного и

Ф полного потоков, отраженных от поверхностей в первоначальном его положении; 15

I I

r<, r — коэффициенты зеркального отражения измеряемой и противоположной.измеряе» мой поверхностей образца, определяемые, например, 2р

< формулами Френеля при перевернутом положении образца;

Т - коэффициент пропускания противонолбжной измеряемой поверхности и толщи образца при перевернутом его положении; ." н ф,1 „.„- сигналы от диффузного н полного потоков, отраженных от поверхностей при перевернутом положении образца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Koehler M.F. Multiple-Beam

Гг1пдез of Equal Chromatic Order."Journ. of the Optical Soc. of Amer.", 1953, во!. 43, В 9, р. 738-749.

2. Авторское свидетельство СССР

:У á54853, кл. G 01 В 11/30, 1979 (прототип).

872959

Составитель Л. Лобзова

Редактор Л. Копецкая Техоед С.Мигунова «Кооректоо f. Коста

Заказ 9013/62 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4