Способ определения распределения крутизны микронеровностей шероховатых поверхностей

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования структурных параметров шероховатых поверхностей, а также оптической анизотропии вещества диэлектриков полупроводников и т.д. Цель изобретения - повышение точности определения распределения крутизны микронеровностей шероховатых поверхностей, обладающих оптической анизотропией, и информативности способа за счет определения показателя оптического двулучепреломления шероховатой поверхности. В способе используют опорную лазерную волну с плоским волновым фронтом, формируют циркулярную поляризацию световых колебаний, вращают плоскость поляризации опорной волны, пропускают ее через электрооптический кристалл, к которому прилагают синусоидально изменяющееся электрическое поле, тем самым формируя изменяющиеся азимуты и эллиптичности поляризации опорной лазерной волны, строго соосно смешивают лазерные колебания в пределах зон корреляции когерентного изображения шероховатой поверхности с колебаниями вектора электрической напряженности опорного пучка, измеряют азимут поляризации и интенсивности световых колебаний в пределах нулевой полосы интерференционной картины и рассчитывают функцию распределения крутизны микронеровностей поверхности и показателя двулучепреломления вещества шероховатой поверхности. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ)5 С 01 В 11/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4468146/25-28

I (22) 29.07.88 (46) 07.05.90. Бюл. и 17 (71) Черновицкий государственный университет (72) M.Т.Стринадко и А.Г.Ушенко (53) 531.715,27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1456778, кл. С 01 В 11/30, 1987. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КРУТИЗНЫ МИКРОНЕРОВНОСТЕЙ ШЕРОХОВАТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования структурных парамет дв шероховатых поверхностей, а также оптической анизотропии вещества диэлектриков, полупроводников и т.д. Цель изобретения — повышение точности определения распределения крутизны микронеровностей шероховатых поверхностей, обладающих оптической анизотропией, и информативности способа за счет определения показатеИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследввания структурных параметров шероховатых поверхностей, а также оптической анизотропии вещества диэлектриков, полупроводников и . т.д., что актуально в оптике рассеивающих сред, неразрушающем контроле поверхностей и внутренней составляющих объекта, в оптическом приборостроении, кристаллооптике и других отраслях науки и техники.

„„SU„„1562696 А 1 ля оптического двулучепреломления шероховатой поверхности. В способе используют опорную лазерную волну с плоским волновым фронтом, формируют циркулярную поляризацию световых колебаний, вращают плоскость поляризации опорной волны, пропускают ее через электрооптический кристалл, к которому прилагают синусоидально изменяющееся электрическое поле, тем самым формируя изменяющиеся азимуты и эллиптичности поляризации опорной лазерной волны, строго соосно смешивают лазерные колебания в пределах зон корреляции когерентного иэображения шероховатой поверхности с колебаниями вектора электрической напряженности опорного пучка, измеряют азимут поляризации и интенсивности световых колебаний в пределах нуле-вой полосы интерференционной картины и рассчитывают функцию распределения крутизны микронеровностей поверхности и показателя двулучепреломления вещества шероховатой поверхности. 1 ил.

Цель изобретения — повышение точности определения распределения крутизны микронеровностей шероховатых поверхностей, обладающих оптической анизотропией, и информативности способа за счет определения показателя оп гического двулучЕпреломления шероховатой поверхности.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства, реализующего способ определения распределения

1562696 крутизны микронеровйостей шероховатых поверхностей.

Устройство содержит источник излучения, светоделитель 2, поворотные зеркала 3 и 4, проекционные объективы 5 и 6, четвертьволновую пластинку 7, поляризатор 8, электрооптический кристалл 9, блок 10 питания кристалла, оптический смеситель 11, полевую диафрагму 12, анализатор 13, магнитооптическую ячейку 14, фотоэ1тектронный умножитель 15, блок 16 согласования с миниЭВМ 17.

Предлагаемый способ осуществляется 15 с помощью устройства следующим образрм.

На вход устройства поступает излучение от источника 1 излучения лазера. Светоделитель разделяет лазерный пучок на объектный, который повора,чивает зеркало 4, и опорный, который поворачивает зеркало 3. Объектив 5 проецирует когерентное изображение поверхности объекта 18 в плоскость регистрации, которая содержит полевую диафрагму 12, что обеспечивает выде-ление локальных зон корреляции на по верхности объекта 18. В опорном кана- 30 пе четвертьволновую пластинку 7 ори.-.

Ентируют таким образом, что ее ось наибольшей скорости составляет угол

45О относительно плоскости поляризации лазерного пучка, что позволяет получить циркулярную поляризацию опорной волны, Поляризатор 8 вращаЕтся вокруг оси, совпадающей в направлении распространения опорного луча, что формирует вращающуюся плос- 40

Кость поляризации, в которой колеблется вектор электрической напряженности. К электрооптическому кристаллу 9 прилегает с помощью блока 10 питания синусоидально изменяющееся 45 во времени электрическое поле, что обеспечивает при любом мгновенном значении азимуте поляризации опорного пучка, прошедшего вращающийся поляризатор 8, преобразование величины эллиптичности поляризации от линейной до циркулярной. Проекционный объектив 6 задает угол расходимости опорного пучка, совпадающим с углом расходимости объектива 5, что обеспе5S чивает строго идентичное пространст-. венно-угловое смешивание опорного поля с объектным с использованием оптиI ческоro смесителя 11. За плоскостью полевой диафрагмы 12 размещается анализатор 13 и магнитооптическая ячейка

14, измеряющие поляризационную структуру излучения в пределах нулевой полосы интерференционной картины, полученной смешиванием световых колебаний в пределах выделенной зоны корреляции и опорной волной. Фотоэлек- тронный умножитель 15 осуществляет измерение интенсивности излучения, пропущенного через анализатор 13 и магнитооптическую ячейку 14.

Размер полевой диафрагмы 12 выбирают порядка 1/10 части размера зоны корреляции. С помощью анализатора 13 и магнитооптической ячейки 14 определяется ситуация, когда колебания светового поля в нулевой полосе интерференционной картины оказываются строго линейно поляризованными. При этом измеряется величина прилагаемого в этот момент времени напряжения к электрооптическому кристаллу 9, а также азимут попяризации световых колебаний и интенсивность в нулевой полосе интерференционной картины.

Далее, путем сканирования полученного когерентного изображения шероховатой поверхности выделяется новая зона корреляции, и, таким образом, определяется массив значений напря- —, жений U азимутов поляризации у и интенсивностей световых колебаний в пределах нулевой полосы интерференционной картины. Этот массив статистически обрабатывается на ЭВМ 17. В результате получают распределения значений крутизны микронеровностей шероховатой поверхности и величин двулучепреломления анизотрОпного вещества, из которого она состоит.

Формула и з обретения

Способ определения распределения крутизны микронеровностей шероховатых поверхностей, заключающийся в том, что освещают исследуемую поверхность лазерным пучком с плоским волновым фронтом, формируют плоскость колебаний вектора электрической.напряженности лазерного пучка под углом 0 (g 90 относительно плоскости его падения, проецируют изображение шероховатой поверхности в плоскость регистрации, выделяют эоны корреляции когерентного изображения из1562696

1f ЮЛ7 1Ф

Составитель Л.Лобзова

Техред Л.Олийнык КорреКТор 0 ° Ципле

Редактор Г. Гербер

Заказ 1054 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", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 меряют азимут поляризации в пределах зоны корреляции и определяют распределение крутизны микронеровностей шероховатых поверхностей, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения распределения крутизны микронеровностей шероховатых поверхностей, обладающих оптической анизотропией, и информативности способа, формируют опорный лазерный пучок с плоским волновым фронтом, производят циркулярную поляризацию световых колебаний, вращают плоскость поляризации опорного лазерного пучка, пропускают его через электрооптический кристалл, к которому прикладывают синусоидально изменяющееся электрическое поле, формируют при этом изменяющиеся во времени азимуты и эллиптичности поляризации опорного лазерного пучка, смеши5 вают соосно колебания векторов электрической напряженности лазерных пучков в пределах зоны корреляции когерентного иэображения шероховатой поверхности, наблюдают интерференци.онную картину и измеряют интенсивность колебаний в пределах нулевой полосы интерференционной картины и напряжение, прикладываемое к электрооптическому кристаллу, по которым с

15 учетом азимута поляризации определяют распределение крутизны микронеровностей шероховатых поверхностей и показатель оптического двуплечепреломления шероховатой поверхности.