Устройство для контроля толщины пленки в процессе нанесения ее на крупногабаритную оптическую деталь

 

Изобретение может быть использовано для контроля толщины оптической пленки в процессе ее нанесения на крупногабаритную оптическую деталь . Целью изобретения является повьшение точности контроля толщины пленки за счет устранения смещения изображения источника излучения на входной щели монокроматора при вращении контролируемой детали. Излучение от источника 1 с помощью конденП-л сора 2 и зеркала 17 проектируют на поверхность контролируемой детали 12, переносят затем формирующей оптической системой изображение источника с поверхности контролируемой детали на входную щель монохроматора 7, который вьщеляет излучение с заданной длиной волны ( (. ) . Спектрально выделенное излучение направляют в приемно-регистрирующий блок 8, где световое излучение преобразуют в электрический сигнал, пропорциональный коэффициенту пропускания детали с нанесенным покрытием. По величине спектрального коэффициента пропускания контролируемой детали с покрытием на выходе приемно-регистрирующего блока судят о величине толщины наносимой пленки. При достижении заданного значения прекращают нанесение пленки на контролируемую деталь. 1 ил. (Л со 4: а со 4 СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (Ю4 С 01 В 11 06

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3880830/24-28 (22) 08.04.85 (46) 23.10.87. Бюл. 1Ф 39 (72) О.В. Александров и Л.Б. Кацнельсон (53) 531.717.11(088.8) (56) Оптико-механическая промышленность, 1970, У 3, с. 36. ! (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ

ПЛЕНКИ В ПРОЦЕССЕ НАНЕСЕНИЯ ЕЕ НА КРУПНОГАБАРИТНУЮ ОПТИЧЕСКУЮ ДЕТАЛЬ (57) Изобретение может быть использовано для контроля толщины оптической пленки в процессе ее нанесения на крупногабаритную оптическую деталь. Целью изобретения является повышение точности контроля толщины пленки за счет устранения смещения изображения источника излучения на входной щели монохроматора при вращении контролируемой детали. Излучение от источника 1 с помощью конденсора 2 и зеркала 17 проектируют на поверхность контролируемой детали 12, переносят затем формирующей оптической системой изображение источника с поверхности контролируемой детали на входную щель монохроматора 7, который выделяет излучение с заданной длиной волны ((). Спектрально выделенное излучение направляют в приемно-регистрирующий блок 8, где световое излучение преобразуют в электрический сигнал, пропорциональный коэффициенту пропускания детали с нанесенным покрытием. По величине спектрального коэффициента пропускания контролируемой детали с покрытиЩ ем на выходе приемно-регистрирующего блока судят о величине толщины наносимой пленки. При достижении заданногс значения прекращают нанесение пленки на контролируемую деталь.

1 HJI

13469

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано при контроле оптических покрытий,наносимых путем осаждения веществ в вакууме, при создании крупногабаритных зеркал, светоделителей и других оптических элементов.

Цель изобретения - повышение точности контроля толщины оптических покрытий, наносимых на вращающуюся крупногабаритную деталь, за счет устранения влияния смещения изображения источника излучения на входной щели монохроматора, вызванное клиновидностью и торцовыми биениями вращающейся контролируемой детали.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения, конденсор 2, диафрагму 3, формирующую оптическую систему, включающую зеркальный объектив 4 и плоское зеркало 5, угловой отражатель 6, монохроматор 7, расположенный за отражателем 6 на оптической оси формирующей оптической системы, .приемно-регистрирующий блок (ПРБ) 8, каретку 9, привод 10 каретки, блок

11 управления и настройки. Вход блока управления и настройки подключен к приемно-регистрирующему блоку 8.

Угловой отражатель 6 закреплен на каретке 9, установленной с возможностью перемещения вдоль стрелки

S параллельной биссектрисе угла отражателя 6.

Кроме того, на схеме показаны крупногабаритная оптическая деталь

12, вакуумная камера 13, в которой установлена контролируемая оптическая деталь, электронно-лучевые испарители 14, фотометрические окна 15 и 16 вакуумной камеры и плоское зеркало 17. 45

Устройство работает следующим образом.

Предварительно настраивают устройство, обеспечивая проектирование изображения источника излучения с поверхности контролируемой детали

12 на входную цепь монохроматора 7 путем перемещения каретки 9 с угловым отражателем 6 вдоль направления S.

Значение величины смещения ь S опре- 55 деляется выражением лЬ V

aS .2

45 где V — коэффициент увеличения формирующеи оптической системы (Ч((1); — величина. линейной компенсации смещений изображения ис. точника на входной щели монохроматора..

На этапе работы, соответствующем настройке, испарители 14 камеры 13 выключены,т.е. покрытие не наносится, монохроматор 7 установлен на заданную длину волны . Р.

Приводят во вращение контролируемую деталь.

В связи с неизбежными клиновидностью и биением крупногабаритной оптической детали 12 в процессе ее вращения электрический сигнал, снимаемый с приемно-регистрирующего блока 8, содержит наряду с постоянной переменную составляющую. Последняя имеет частоту, определяемую периодом вращения оптической детали 12.

Переменная составляющая достигает минимального значения, когда на входную щель монохроматора 7 спроектировано изображение поверхности А детали 12. При этом исключается смещение пучка относительно входной щели монохроматора, в результате чего обеспечивается минимальная нестабильность отсчета и наибольшая чувствительность.:

Подготовка устройства к нанесению контролируемой пленки осуществляется автоматически блоком 11 управления и настройки, в который подается фотоэлектрический сигнал из приемно-регистрирующего блока 8. В блоке 11 управления вырабатывается сигнал на привод 10 перемещения каретки, обеспечивающий перемещение каретки 9 с угловым отражателем б.

После окончания настройки приступают к осаждению на поверхность А детали 12 веществ, образующих слои покрытия.

Покрытие изготавливается путем осаждения в вакуумной камере 13 на поверхность А крупногабаритной детали 12 контролируемых пленок, составляющих покрытие. Вещества, образующие пленки, поочередно испаряются из испарителей 14. Процесс осаждения каждой пленки прекращают при достижении ею требуемой толщины, чему соответ! ствует расчетное значение спектрального коэффициента пропускания (R) поверхности А с наносимым покрытием.

1346945— 4 крупногабаритной оптической детали 12 соответственно; и а Н вЂ” торцовое биение детали 12.

Отклонение хода лучей, вызванное

5 клиновидностью и биением вращающеися крупногабаритной детали, не приводят к смещению изображения источника а излучения на входной щели монохроматора ° Тем самым исключается основная причина погрешности при контроле по пропусканию толщин пленок в процессе их нанесения. т При этом в устройстве достигается увеличение среднего уровня энер15 гии, регистрируемого за время контроля, что обеспечивается оптической схемой, которая позволяет при всех возможных размерах и положениях крупногабаритной детали наилучшим образом собирать лучистый поток на входной щели монохроматора и, следой- вательно, в приемно-регистрирующем блоке, что в свою очередь приводит к повьппению отношения сигнал/шум, т.е. к повьппению стабильности отсчета и точности контроля.

ЗО

К. (d. — (n-1) (28Н,. +

h ьН

+ — -)) п D где К

d, Н;

D,h, п,8

При контроле конденсор 2 и плоское зеркало 17 создают изображение источника 1 излучения на поверхност

А детали 12. Поток, пропущенный деталью 12 с контролируемой пленкой, объективом 4 и зеркалом 5, формирующей оптической системой, а также угловым отражателем 6, направляют н входную щель монохроматора 7, Из всего лучистого потока, попав шего во входную щель монохроматора, он выделяет излучение с заданной длиной волны (Л), которое направляю в приемный блок 8. Приемно-регистри рующий блок 8 преобразует излучение в электрический сигнал, пропорциональный коэффициенту прогускания Т (А) поверхности А. Сигнал поступает на два выхода. К одному из них подключен блок 11 управления и настрой ки, а к другому — отсчетный прибор (не показан) и исполнительное устро ство, прекращающее осаждение вещест ва, образующего контролируемую плен ку, при достижении заданного значения Т (Л) .

Устранение влияния перемещения лучей на оптических элементах на точность контроля исключается выбором размеров диафрагмы 3 в процессе подготовки устройства к работе. Световой размер d диафрагмы 3 определен из условия — коэффициент, учитывающий изменение размера сечения пучка при прохождении лучей от диафрагмы 3 до i-ro элемента; — световой размер i --го оптического элемента, расположенного между деталью 12 и

ПРБ 8; — эффективный оптический путь от поверхности А детали 12 до i-го элемента; — диаметр, толщина, показатель преломления и клиновидность

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для контроля толщины пленки в процессе нанесения ее на крупногабаритную оптическую деталь путем осаждения веществ в вакууме, содержащее источник излучения и конденсор, располагаемые по одну сторону контролируемой детали, формирующую оптическую систему, монохроматор и приемно-регистрирующий блок, распола- . гаемые по другую сторону детали, о т40 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности контроля, оно снабжено угловым зеркалом, расположенным между монохроматором и форми рующей оптической системой, кареткой, на которой расположено угловое зеркало, установленной с возможностью перемещения вдоль биссектрисы угла углс. вого зеркала, приводом перемещения каретки, блоком управления и настройки, вход которого электрически соединен с приемно-регистрирующим блоком, а выход — с приводом каретки, и диафрагмой, установленной между источником и конденсором.

ВНИИПИ Заказ 5112/40 . Тираж 676 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4