Устройство для измерения полей микронапряжений в монокристалле Советский патент 1984 года по МПК G01N21/23 

йэсбретегзие относится к области контроля качества материалов оптичеслиг ш метода -ли а именно к исследованию неоднородностей строения монокристаллов поляризационно-оптическими Летодал- и,, в основу которых положено кзкеренке влияния неоднородноеTail кристаллического строения на ДБулучепреломлеиие в монокристалла.; и ,мо;кет найти применение в оптичес1сой коктрольно-мзмерительной аппаратуре, широко используемой при производстве монокристаллов для различных оеЗластей техники, например для создания актнвных элементов лазеров TBep,:aoT8JjbnbiK звукопроводов акустиь еск - х СВЧ линий задержки и т,д, а также Б оптических поляризационных измерителях

Изнестек унивегрсальный конометр, гРименяелЫй для исследования неодрюродь;остей строенкк .монокрксталлов в сходяпьэмся пол/гризованном свете, содержащий расположенные вдоль его О17тической ос;ч источник света, поляроид-гюляриэатор, исследуемый монокристалл;, коноскопическую трубу, состоя1:;ую из объектива, измерительной сетки,, поляроида-анализатора, окуляра и фоторегистратора, Коноскои;;ческая труба имеет F-гебольшое увеличение (.0,36) и большое поле зре.чия (). Такая конструкция (соиометра (муЧБоллет довольно просто получить 1соноскопическую интерференционную гсартиму высокого качества, по которо;; ,л:огут быть рассчитаны вели)Ины внутренних напряжений, а также иямерена раз ориентация оптических осей различных o6jjacTeH исследуемогО ГКЭ -101 рлсталла .1,

Од на it о изаеслное устройство обладает существенным ; недостатками В частности, использование оптической систе : л1 с небольц им увеличением,- которая дас. Бсэмо;кность иолучить лишь и;.;. «.Тральную интерферекциокную картигу от большой области исследуемо;го /о:|С;кри(;талла и не нозволяет получрпь личчтркгацию о расгфеделснии в этом ;v:oH о кристалле мононалрялгений и вэ димгой разориентации блоков „ Кроме того, угол схождения рабочих лучей в исследуемом моискристалле не псяволг ет достичь высокой разpel и а юней способности , иеоб сох1;имой для ире-диаиоиного контроля качества мо гоч;5чсталла. К недостаткам устройства следует также отнести невозмсжнссть измерения полей микронапряжеиий 3 мС Окристаллических образцах глал;чх (менее i см) размеров

H fiecTHo также устройство для измереимя гслей микронаиряжений в Mono,4pifсталле, состоящее из коллиматора, поляризатора, исследуемого монокриггал.па . собственно микрскогюскоиа,. -зналиггатора и (1)оторегистратора. Собственно микроконоскоп выполнен в виде маленькой стеклянной полусферы 0 2 мм, которая наклеена на стеклянную пластину t, Пластина введеиа между исследуемым монокристаллом и анализатором и разме/дена перпендикулярно оптической оси монокристалла, что позволяет одновременно наблюдать ортоскопическую картину и коноскопические фигуры, по которым может быть рассчитано поле шкронапряжений и разориентация блоков в исследуемом монокристалле„ Устройство дает возможность измерить поле микронапряжений в монокристаллических образцах с малыми(менее 1 см)

5 размерами и выявить распределение микронапряжений по всему объему этих образцов 2.

Однако низкое качество коноскопических фигур устройства и отсутствие

0 возможности применения большого увеличения (более 3 - 4) существенно снилсает реально достижимое пространственное разрешение,. Кроме того устройство не обеспечивает возмож5ности одновременной регистрации коноскопических фигуР от различных областей исследуемого монокристалла, ЧТО замедляет процесс исследования и требует значительгтых затрат време0ни на измере/шя. Следует также отметить невозможность исполг зования указанного устройства для измерения полей микрона.пряжений в малых глонокристаллнческих образцах с размерами .менее 2 мм.

Пг1иоолее близким к изобретенною я:иляется устройство для измерения ьолеИ микронапряжений в монокристалле (г1оляризггцисл-и- ый млгкроскоп, кспользуюциИ сходящиеся пучки иольри0зованногс света), содержащее последовательно расгголоженигле вдоль ептическсй оси источник свега, поляризатор, ко1 денсср, держатель MCHOKI;JHCT-D./i-ca, объектив,, ана.пизатс;р, окупяр и фоторегистратср, Такое устройство лозволнпт п,олу-г;- ть консскопическую Кс-|рти;:у DbicoscoiO ;сачества за cler си-:П)Нэ сходящихся иучксз света конденсора, содержа ;(егО; р апример, лин

0 Лазо, и коррек1ии получанного tii ображе11:ля окуляром с линзой Еертргна, что существенно ггсвьанает ТС1Чнсст1 отсчета при измерениях „ Кроме тсго, благодарит Сольшому увеличе -;и 0,

5 которое достигается в устройстве, имеется возможность получения копоскопической картины от небольшой област:1 исследуемого монокристалла, что no3j OJ:HeT прсизхзодить прецизион0ный кснтроль качества монокриста;:лев 3j.

К -1сдсстаткам данного устройст;за относится то , что область исследуемого мснокристалла, от которой получаетс-я кслюскопическэя картина (разме5ры области определяются диаметром светового пучка, выходящего из конденсора, и апертурой объектива , не может быть очень малой (не менее 0,1 мм), что в свою очередь не позволяет измерять поля микронапряжений в исследуемом монокристалле с высоким пространственным (0,01 мм) разрешением. Кроме того, не обеспечивается возможности получения и регистрации коноскопических картин одновременно от нескольких областей исследуемого монокристалла, что сущест венно увеличивает затраты времени на проведение измерений полей микронапряжений в монокристалле. При этом устройство требует использования дорогостоящих линз Лазо и Бертрана, которые нуждаются в тщательной юстировке. Цель изобретения - сокращение затрат времени на измерение полей микронапряжений в. монокристалле. Цель достигается тем, что в устройстве для измерения полей микронапряжений в монокристалле, содержащем последовательно расположенные вдоль его оптической оси источник, света, поляризатор, конденсор, держатель монокристалла, объектив, ана лизатор, окуляр и фоторегистратор, между конденсором и держателем моно кристалла введена маска, выполненная в виде непрозрачного экрана со сквозными регулярно расположенными одинаковыми круглыми отверстиями, причем диаметр отверстий и расстояние между ними выбрано в соответстви с соотношением Ш Р D//5,/i2 , где d - диаметр отверстий; Р - расстояние между отверстия ми; D - диаметр контролируемой зоны монокристалла; jb - увеличение оптического объектива;fij увеличение оптического окуляра. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство для измерения полей микронапряжений в монокристалле сос тоит из последовательно расположенных вдоль его оптической оси источника света 1, например лампы накаливания, поляризатора 2, выполненного например, в виде поляроидной пленки конденсора 3, собранного по трехлинзовой (ахроматической) схеме, маски 4, представляющей собой непрозрачный экран с регулярно расположенными оди наковыми круглыми отверстиями, держа теля 5, в котором укреплен исследуемый монокристалл, оптическая ось которого размещена параллельно оптичес кой оси устройства, объектива 6, ана лизатора 7, выполненного, например, в виде поляроидной пленки, окуляра 8 и фоторегистратора 9. Устройство работает следующим образом. Источник света 1 излучает неполяризованннй световой поток, который падает на .поляризатор 2, пропускающий только ту компоненту падающего светового потока, которая параллельна главной плоскости поляризатора 2. После прохождения поляризатора 2 поляризован1вый свет собирается конденсором 3 в сильно сходящийся световой пучок и направляется на маску 4, имеющую регулярно расположенные одинаковые цилиндрические отверстия. При этом каждое отверстие в маске 4 становится источником сильно сходящегося поляризованного света. Световые потоки от каждого отверстия в маске 4 направляются раздельно на исследуемый монокристалл 5, что позволяет одновременно измерять поле микронапряжений нескольких областей этого кристалла и, как следствие, существенно уменьшить затраты времени на. измерения. Поскольку расстояние между отверстиями Р в маске 4, диаметр D исследуемого монокристалла 5 и увеличение объектива 6/ь и окуляра 8/52 связаны соотнесением P.D//)/b2, в поле зрения объектива 6 попадает не менее четырех отверстий. В результате наличия в исследуемом монокристалле 5 собственного двулучепреломления во всех направлениях, которые не совпадают с направлением кристаллографической оси наивысщего порядка (оптической оси кристалла), каждый световой поток от отверстий маски 4 разделяется на два луча, поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях и имеющих различную скорость и направления распространения - обыкновенный и необыкновенный лучи. Сходящиеся обыкновенный и необыкновенный лучи-после прохождения через исследуекый монокристалл 5 и объектив 6 дают в фокальной плоскости этого объектива 6 увеличенное изображение интерференционной картины от каждого отверстия маски 4. Рассматривая полученные картины через анализатор 7, плоскость поляризации которого составляет угол 9 Ос пло(Ггкостью поляризатора 2, и окуляр 8, получают, так назыв-аемые, коноскопические фигуры искажения в картине которых вызваны микpoнaпpяжeния 1и в исследуемом монокристалле 5. Регистрация коноскопических фигур осуществляется с помощью фоторегистратора 9, например на фотографических пластинах.Высокое качество ко- носкопических фигур позволяющее повысить разрешающую способность устройства, достигается путем перемещения как единого целого объектива 6

5-1067416

анализатора 7, окуляра 8 и фоторе-- но коноскопические фигуры отмногистратора 9 относительно исследуе- гих участков исследуемого монокрисмого монокристалла 5, при этом исклю-талла, что значительно ускоряет прочается наложение коноскопическихцесс контроля качества монокристалфигур от соседних отверстий маскилов, особенно в условиях массового

4, поскольку диаметр отверстий d и производства. Кроме того, более вырасстояние между ними Р. выбраны изсокое пространственное разрешение

условия , ,устройства по сравнению с аналогами

Предлагаемое устройство в отличиений обнаруживать в отбракованных

от известных аналогичного назначе- Омонокристаллах области, пригодные

ния, в том числе и базового объектад;;(я технического использования. Это

(прототипа)f сокращает время на изме-позволяет существенно повысить прорение Применение такого устройствацент выхода изделий без дополнительпозволяет обнаружить в монокристал-ных затрат на производство монокрислах малые (0,01 мм) области микрона- 15та,ллов, что дает значительный эконопряжений и регистрировать одновремен-мический эффект.

позволяет по минимуму микронапряясе

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЕЙ МИКРОЬАПРЯЖЕНИЙ В МОНОКРИСТАЛЛЕ, содержащее пЬследовательно расположенные вдоль его оптической оси источник света, поляризатор, конденсор, держатель монокристалла, объектив, анализатор, окуляр и фоторегЧистратор, отличающееся тем, что, с целью сокращения затрат времени на измерение, между конденсором и держателем монокристалла введена маска, выполненная в виде непрозрачного экрана со сквозными регулярно расположенными одинаковыми круглыми отверстиями, причем диаметр отверстий и расстояние между ними выбрано в соответствии с соотнесением , где d Р D диаметр отверстий; расстояние между отверстиями g диаметр контролируемой зоны (Л монокристалла; - увеличение объектива; Pj увеличение окуляра. 05 4 С5