Способ измерения разности хода между обыкновенным и необыкновенным лучами с помощью поляризационного микроскопа
Сущность изобретения: перед вводом объекта вводят опорный анизотропный элемент и осуществляют компенсацию разности хода в нем, устанавливая отсчет No, соответствующий компенсации, на начало шкалы микроскопа, затем поочередно вводят объект и калибровочный анизотропный элемент с известной разностью хода RK, снимают соответствующие отсчеты Nx и Мк на шкале микроскопа, из которых определяют разность хода в объекте по формуле Rx RK (Nx - N0)/(NK - No).
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 N 21/23
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4738197/25 (22) 18.09.89 (46) 15.08.92, Бюл. N 30 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им.
А.Н.Севченко (72) Е,С.Воропай, В.В,Нижников и П.А.Торпачев (56) Меланхолин Н,И. Методы исследования оптических свойств кристаллов, — M.: Наука, 1970, с,53, Микроскопы поляризационные агрегатные рабочие, Инструкция по эксплуатации.
Полам Р-112. Полам P-113. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.
1981. с.15, 36 — 45.
Изобретение относится к оптике анизотропных сред и может найти примененйе . при измерениях двулучепреломления в анизотропных средах известной толщины или малых толщин анизотропных сред с известной величиной двупреломления.
Известен способ измерений оптической разности хода с помощью компенсатора Сенармона;
Однако непременным условием осуществления этого способа должно быть равенство амплитуд обоих колебаний, распространяющихся в образце, что может быть достигнуто только при установке его в скрещенных поляризаторе и анализаторе в строго диагональном направлении, т,е. так, чтобы направления колебаний света. составляли в нем угол точно
45 с.направлениями колебаний в поляризаторе и анализаторе. При неточной установке кристалла положение осей эллипса колеба„„. Ы„„1755122 А1 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ХОДА МЕЖДУ ОБЫКНОВЕННЫМ И НЕОБЫКHOB EHHblM ЛУЧАМИ С ПОМОЩЬЮ
ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО МИКРОСКОПА (57) Сущность изобретения; перед вводом объекта вводят опорный анизотропный элемент и осуществляют компенсацию разности хода в нем, устанавливая отсчет No, соответствующий компенсации, на начало шкалы микроскопа, затем поочередно вводят объект и калибровочный анизотропный элемент с известной разностью хода В», снимают соответствующие отсчеты N> и N» на шкале микроскопа, из которых определя- ф ют разность хода в объекте по формуле Rx =
R» (Nx — No)/(N» — No). ний не остается постоянным и зависит от измеряемой разности хода. Так как равенство амплитуд обоих колебаний нарушается также при наличии у исследуемого кристалла дихроизма, то этот способ нельзя применить к плеохроичным кристаллам. Кроме того, способ отличается сложностью как по аппаратурной реализации, так и по процедуре измерений и расчета, вследствие чего он не нашел применения в выпускаемых отечественной промышленностью приборах, Известен нулевой (компенсационный) способ измерений оптической разности хода с помощью поляризационного микроскопа, заключающийся в следуЮщем. После ориентации образца в диагональном положении между поляризатором и анализатором вводят двупреломляющий клин. Если образец и клин наложены так, что в них
1755122
25
35 где пш — цена деления шкалы микроскопа, 45 Нами использовалась при калибровке микроскопа полам Р-113 пластинка слюды с Rx=
= 150 нм. Было получено Mx = 50 делений при установке Np = 0.(В качестве пластинки с
Rp использовалась прилагаемая к микроско50 пу штатная пластинка с Rp = 555 нм). Следовательно, цена деления шкалы микроскопа составляла пш =3 нм. Изменение поло:кения черной полосы в окуляре микроскопа f южно было заметить. если она сдвигалась на рас55 стояние более половины деления шкалы, т,е. абсогнотная погрешность отсчета составила Л R =1,5 нм, что не менее чем на порядок меньше погрешности при отсчете по цветной номограмме. совпадают разнородные главные направления (Н1 клина с Н2 образца), то тогда в том месте, где разность хода в клине равна по абсолютной величине разности хода в образце, они не.оказывают влияния на состояние поляризации света, выходящего из анализатора, вследствие чего наблюдают полосу, параллельнуЮ углу клина и разрезающую цветную картину(поляризатор и анализатор скрещены). Передвигая клин, совмещают темную полосу с каким-либо делением шкалы, видной в окуляре, Затем убирают образец и по цвету возле деления N находят с помощью номограммы компенсирующую разность хода, а следовательно, и искомую разность хода в образце, По такой методике проводятся измерения разности хода во всех поляризационных микроскопах. Если в образце и клине совпадают разнородные направления (как это обычно делается), то вносимые ими разности хода взаимно вычитаются; если совпада От однородные направления, их разности хода суммируются (2).
Однако в известном способе отсчет разности хода делается по цветной номограмме, что обеспечивает погрешность отсчета не менее 30-50 нм, вследствие чего при малых разностях хода относительная погрешность измерений велика.
Цель изобретения — повышение точности измерений с помощью поляризационного микроскопа значений Rx, не йревышающих размаха шкалы окуляра микроскопа. составляющего 300 нм, Измерения по данному способу проводят следующим образом. Между скрещенными поляризатором и анализатором микроскопа помещают анизотропный элемент, вносящий разность хода Rp. В качест- 4 ве та кого элемента удобнее всего испольэовать пластинку чувствительного . Оттенка с Rp = 555 нм, поскольку ею снабжаются все поляризационные микроскопы, для нее предусмотрено гнездо в поляриза- . ционном микроскопе. Если используется штатная пластинка чувствительного оттенка, то при вводе ее в предусмотренное для этого гнездо микроскопа она уже находится в диагональном положении. При использовании другой пластинки ее поворачивают вокруг оптической оси до тех пор. пока не наступит максимальное затемнение поля зрения микроскопа. От этого положения пластинку поворачивают на угол 45 так, чтобы направление колебаний света в ней составлялоугол 45 с направлением колебаний в поляризаторе и анализаторе. Затем начинают вводить между поляризатором и анализатором оптический клин, наблюдая при этом в обьектив микроскопа за его шкалой. Когда на шкале появляется пересекающая ее перпендикулярно темная полоса, соответствующая положению взаимной компенсации разности хода в пластинс и клине, клин двигают до тех пор, пока темная полоса не совместится с началом шкалы микроскопа, например, с делением Np, Пссле этого клин выводят иэ пространства между поляризатором и анализатором, пластинку устанавливают в положение наибольшего затемнения поля зрения, Между поляризатором и анализатором вводят измеряемый объект, вносящий неизвестную разность хода Rx, и поворачивают вокруг оптической оси до тех пор, пока снова не наступит максимальное затемнение поля зРениЯ. Затем пластинкУ с Rp и Обьект с Rx поворачивают в одном и том же направлении на угол 45О, причем направление поворота совпадает с направление поворота пластинки c Rp до ввода оптического клина, В этом случае обе пластинки будут находиться в диагональном положении, и в положении суммирования вносимых ими разностей хода, т,е. общая разность хода составит Rp + Rx, Посредством наблюдения в окУлЯР МикРоскопа фиксиРУ От Деление Кх, которое пересекла сдвинувшаяся черная полоса. После этого объект выводят из пространства между поляризатором и анализатором, а на его место помещают калибровочную пластинку с известной разНОСтЬЮ ХОда Rx, ПЛаСтИНКИ С Rx И С Rp ОрИентируют в диагональном положении и в положении суммирования вносимых ими разностей хода таким же образом, как и при
ОРИЕНтаЦИИ ПЛаСтИНОК С Rp И Rx. В ОКУЛЯРЕ
МИКРОСКОПа фИКСИРУЮт ДЕЛЕНИЕ Nx, КОТОРОЕ пересекла черная полоса. Тогда
Nx П1о х = пш(4х — Np) = Вк
Йк — Йо.
1755122
Составитель fl.Торпачев
Техред M.Mîðãåнтал
Корректор ЕЯапп
Редактор M.Toaòèí
Заказ 2886 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета йо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат" Патент",г.Ужгород,уд. Гагарина,101
Таким образом, данный способ при использовании стандартного оборудования позволяет повысить точность измерений оптической разности хода между обыкновенным и необыкновенным лучами в оптически 5 анизотропных средах. не превышающей 300 . нм. не менее чем в 10 раз по сравнению с известным способом, Время измерений по сравнению с известной методикой практически не увеличивается, а простота и высокая 10 точность способа позволяет применять его в промышленных и полевых условиях.
Формула изобретения
Способ измерения разности хода между обыкновенным и необыкновенным лучами с 15 помощью поляризационного микроскопа, за-. ключающийся в том, что между скрещенными поляризатором и анализатором вводят объект так, что одно из главных его направлений составляет угол 45 с направлением пропу- 20 скания поляризатора, вводят двупреломляющий клин и компенсируют разность хода, снимают отсчет Й» по шкале окуляра микроскопа, соответствуащий компенсации, выводят объект, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерейия разности хода, не превышающей 300 нм, перед вводом объекта в аналогичной ориентации главных направлений вводят опорный анизотропный элемент, компенсацию разности хода осуществляют при введенном опорном анизотропном элементе, причем соответствующий отсчет No устанавливают на начало шкалы окуляра микроскопа, после выведения объекта в аналогичной ориентации главным направления вводят калибровочный анизотропный элемент с известной разностью хода й» и снимают отсчет.йк, соответствующий компенсации разности хода, а разность хода в объекте определяют по формуле
Йх -Йо
Rx =RK 1к Ne .»
