Способ определения формы поверхности

 

Изобретение относится к измор тепь ной технике, к определению формы поверхностей оптическими методами Цель изобретения - расширение диапазона ви дов контролируемых поверхностей посред ством измерения характеристик поляризации отраженного пучка излучения Формируют плоскость поляризации освещающего лазерного пучка под углом 0° Во 90°относительно плоскости падения, выделяют регулярный отраженный пучок с последующей его магнитооптической модуляцией , измеряют азимуты поляризации отраженной волны в каждой точке сканирования, по которым определяют форму исследуемой поверхности 1 з п ф-лы,1 мл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.... Ж„, 1651095 А1 (st)s G 01 В 11/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТИ

И зобретение относится к измерительной технике, к определению формы поверхностей диэлектриков, металлов, полупроводников оптическими методами.

Цель изобретения — расширение диапазона видов контролируемых поверхностей посредством измерения характеристик поляризации отраженного пучка излучения.

На чертеже приведена схема устройст- а; =а,+y, (1) ва, реализующего предложенный способ. где а — угол падения, 1"", — ориентация устройство содержитисточник 1 иэлуче- микронормали к поверхности в точке сканиния, четвертьволновую пластинку 2, поляри- рования. затор 3. сканирующий узел 4, Величина азимута поляризации волны, проекционный обьектив 5, полевую диаф- отраженной элементом поверхности, задарагму 6, магнитооптический модулятор 7, ется выражением

Pl =arCt tg % и и|и си -в!и д-Б!и а; (2)

n sin -sin c4 + sin и

Здесь r — азимут поляризации освещающей волны, n — величина показателя преломления. поляризатор-анализатор 8, фотоэлектрический умножитель 9; линии ЭВМ 0 и контролируемую поверхность 11.

При облучении исследуемой поверхности направленным лазерным пучком угол

"встречи" может быть записан в следующем виде:

Ориентация микронормали элемента поверхности в точке сканирования может быть рассчитана из соотношенич (21) 4706359/28 (22) 15.06.89 (46) 23.05.91. Бюл. N 19 (71) Черновицкий государственный университет (72) А.Г.Ушенко, M.Т.Стринадко и M.À.Íåдужка (53) 531.715.27(088.8) (56) Оптико-электронные приборы для научных исследований. Под ред. Л.А.Новицкого. — M.: Машиностроение. 1986, с. 234 — 236.

Оптико-механическая промышленность, 1975, М 7. с. 68. (57) Изобретение относится к измерительной технике, к определению формы поверхностей оптическими методами. Цель изобретения — расширение диапазона видов контролируемых поверхностей посредством измерения характеристик поляризации отраженного пучка излучения.

Формируют плоскость поляризации освещающего лазерного пучка под углом 0 <

:, < ео (90 относительно плоскости падения, выделяют регулярный отраженный пучок с последующей его магнитооптической мад,— ляцией, измеряют азимуты поляризации отраженной волны в каждой точке сканирования, по которым определяют форму исследуемой поверхности.1 з.п. ф-лы,1 ил.

1651095 аз tg е + а4 tg е + аь г, (3) yi = агс sjn

i+аттце;+ав. где к — совокупность функционалов, заео ип, Таким образом, накапливая пассив данных о значениях азимутов поляризации отраженной волны в каждой точке сканирования, можно однозначно найти уравнение формы исследуемой поверхности по следующему алгоритму: х=х>-хя

Gj =() (@) I@ у= Р> р (4)

В ситуации, когда поверхность шероховатая, осуществляя с помощью проекционного объектива и полевой диафрагмы, расположенной в его фокусе, операцию выделения регулярного зеркально отраженного пучка из диффузно рассеянного, можно однозначно Oflðåäåëèòü величину Fj, а следовательно, и форму всей поверхности.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

На вход устройства поступает излучение одномодового лазера Л Г-38 (источник 1 излучения). Четвертьволновая пластинка 2 ориентируется таким образом, чтобы ее ось наибольшей скорости составляла угол 45 относительно плоскости поляризации лазерной волны, что обеспечивает формирование циркулярно поляризованной освещающей волны, Поляризатор 3 задает плоскость поляризации падающего на поверхность луча под углом 0 < eo < 90 относительно плоскости падения, Проекционный объектив 5 формирует изображение сканируемого с помощью сканирующего узла 4 поверхности обьекта в плоскость полевой диафрагмы 6, которая выделяет регулярный (зеркальный) пучок из диффузного. Магнитооптический модулятор

7 реализует "раскачку" плоскости поляризации регулярного отраженного пучка с частотой f. Поляризатор-анализатор 8 преобразует сигнал, вырабатываемый фотоэлектронным умножителем 9, в сигнал, изменяющийся с частотой 2f, что контроли5 руется с помощью осциллографа С1-73. Это позволяет измерять азимут поляризации отражененой волны с точностью 5", Далее путем сканирования накапливается массив данных о значениях азимутов поляризации

10 отраженной волны во всех точках траектории сканирования. В результате получаем уравнение, описывающее форму исследуемой поверхности. Таким образом осуществляется прямое измерение приэвольной

15 формы поверхностей как зеркальных, так и шероховатых, Формула изобретения

1. Способ определения формы поверхности, заключающийся в том, что направля20 ют на поверхность лазерный пучок излучения, сканируют элементы поверхности, измеряют параметры отраженного пучка излучения, с учетом которых определяют форму поверхности, отличающийся

25 тем, что, с целью расширения диапазона видов контролируемых поверхностей, при направлении на поверхность ориентируют плоскость поляризации .лазерного пучка под углом ко относительно плоскости паде30 ния, где 0 < E<> < 90о, выделяют отраженную регулярную составляющую пучка излучения, а в качестве параметров отраженного пучка выбирают азимуты поляризации отраженной волны в к ждой точке

35 сканирования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, осуществляют колебания плоскости поляризации регулярной составляющей 40 отраженного пучка посредством магнитооптической модуляции.

1651095

Составитель Б, Евстратов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Л.Бескид

Редактор О.Стенина

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

Заказ 1979 Тираж 394 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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