Интерференционный способ измерения изменения геометрических параметров образца и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01B21/00 

2. Интерференционное,устройство для измерения изйенения геометрических параметров образца, содержащее ИСТОЧНИК, монохроматического излучения, установленные по ходу светового луча коллиматор,, светорасщепитель, интерферометр и приемник излучения, а также схему обработки сигнала, о тли чающееся тем, что, с цель повышения точности измерений, схема обработки сигнала выполнена в виде четырех стробирующих ключей, аналогового запоминающего блока, вычитакяцего блока, двух пороговых блоков, аналого-цифрового преодразователя двух цифровых запоминающих блоков, вычисли тельного блока и генератора сигналов ортогональных координат, приемник излучения выполнен в виде позиционнрчувствительного фотопреобразователя, генератор сигналов ортогональных коор динат соединен с управляющими входами первого, второго и третьего стробирукяцих ключей, синхронизирующими входами цифровых запоминающих блоков 1 91 и управляющим входом приемника излучения, первый стробирующпй ключ включен между выходом приемника излучения и прямым входом вычитающего блока, второй стробирующий ключ включен между приемником излучения и входом аналогового запоминающего блока, выход которого соединен с инвертирующим входом вычитающего блока, третий и четвертьй стробирующие ключи, аналого-цифровой преобразователь, первый . цифровой/ запоминающий блок и вычита.ющий блок соединены последовательно. Первый пороговый блок и второй цифровой запоминающий блок соединены последовательно, выход последнего подключен к второму входу вычислительного блока, входы пороговых блоков включены между третьим и четвертым стробирующими ключами,, выход второго порогового блока соединен с управляющим входом четвертого.стробирующего ключа, выход вычитающего блока соединен с третьим стробирующим клю-. чом.

1. Интерференционный спрсоб измерения изменения геометрических параметров образца, заключающийся в анализе интерференционной картины с изображением образца преобразовании оптического сигнала в электрический, определении фазового угла гармоповьпиения точности измерений, анализируют изображение в двух ортогональных направлениях, производят сравнение предьщущего и последующего значений сигналов при последовательнопараллельном преобразовании, вьщеляют из полученных значений наибольшие по модулю разности и гармонические составляющие, соответствующие двум осям координат точек изображения, определяют по совокупности наибольших разностей реперную точку на изобV) ражении образца, а порядок интерференции определяют по отношению к репервой точке.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения изменения гео метрических параметров исследуемого образца, например, при воздействии температуры. Известен и ;терференционный способ измерения изменения геометрических параметров образца, заключающийся в анализе интерференционной картины с изображением образца, преобразовании оптического сигнала в электрический, определении фазового угла гармонических составляющих сигналов. По которому определяют порядок интерференции и изменение геометрических параметров, соответствующее ему tl 1. Однако способ характеризуется недостаточной точностью измерения изменения геометрических параметров образца, вызванной тем, что смещение точки отсчета порядка инте5 ференции по клину образца ошибочно восприни2мается как изменение геометрических параметров образца и нестабильность угла клина, искажения интерференционной картины вносят погрешность в значение фазового угла гармонических составляющих сигналов. Известно интерференционное устройство для измерения изменения геометрических параметров,образца, содержащее источник монохроматического излучения, установленные по ходу светового луча коллиматор, светорасщепитель, интерферометр и приемник излучения, а также схему обработки сигнала. Устройство содержит также сканатор и гене-г ратор модулирующего напряжения, связанный со сканатором и схемой обработки сигнала 1 . Однако устройство обеспечивает недостаточную точность измерения геометрических парамет1)ов образца, что обусл -влено отсутствием жесткой сйязи центра сканатора с изображением образца, отсутствием контроля пшрины и ориентации интерференционных полос и нелинейностью сканатора.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно интерференционному способу измерения изменения геомерических параметров образца, заключающемуся в анализе интерференционной картины с изображением образца, преобразовании оптического сигнала в электрический, определении фазового угла гармонических составляющих сигналов, по которому определяют порядок интерференции и изменение геометрических параметров, срответ- ствующее ему, анализируют изображе- ние в двух ортогональных направлениях, производят сравнение предьщущегои последующего значений сигналов при последовательно-параллельном преобразовании, вьщеляют из полученных значений наибольшие по модулю разности и гармонические составляющие, соответствующие двум осям координат точек изображения, определяют по совокупности наибольших разностей реперную точку на изображении образца, а порядок интерференции определяют по отношению к реперной точке.

В интерференционном устройстве для измерения геометрических параметров образца, содержащем источник монохроматического излучения, установленные по ходу светового луча кол лиматор, светорасщепитель, интерферометр и приемник излучения, а также схему обработки сигнала, последняя выполнена в виде четырех стробирующих ключей, аналогового запоминающего блока, вычитающего блока, двух пороговых -блоков, аналого-цифрового преобразователя, двух цифровых запоминающих блоков, вычислительного блока и генератора сигналов ортргональ- ных координат, приёмник излучения вьшолнен в виде позиционно-чувствительного фотопреобразователя, генератор сигналов ортогональных координат соединен с управляющими входами первого, второго и третьего строби рующих ключей, синхронизирующими входами цифровых запоминающих блоков и управляющим входом приемника излучения , первый стробирующий ключ включен между выходом приемника излучения и прямым входом вычитающего блока, второй стробир.ующий тслюч включен

между приемником излучения и входом ;аналогового запоминающего блока, выход которого соединен с инвёртируннцим входом вычитающего блока, третий и четвертый стробирующие ключи, аналого-цифровой преобразователь, певый цифровой запоминающий блок и вычислительный блок соединены последовательно, первый пороговый блок и втрой цифровой запоминающий блок со- единены последовательно, выход последнего подключен к второму входу вычислительного блока, входы пороговых блоков включены между третьим и четвертью стробирующими ключами, выход второго порогового блока соединен с управляющим входом четвертого стробирзпощего ключа, выход вычитающего блока соединен с третьим стробирующим ключом.

На чертеже представлена блок-схема интерференционного устройства для измерения изменения геометрических параметров образца.

Интерференционное устройство состоит из источника 1 монохроматического излучения, установленных по ходу светового луча коллиматора 2, светорасщепителя,3, интерферометра 4 и приемника 5 излучения в виде позиционно-чувствительного фотопреобразователя; четырёх стробирующих ключей 6-9, аналогового запоминающего блока 10, вычитакщего блока 11, двух пороговых блоков 12 и 13, анадогоцифрового преобразователя 14, двух цифровых запоминающих блоков 1 и 16, вычислительного блока 17 и генератора 18 ортогональных координат, соединенного с управляющим входом первого, второго и третьего стробирующих ключей 6, 7- и 8, синхронизирующими входами цифровых запоминающих блоков 15, 16 и управляющим входом приемника 5 излучения в виде позиционно-чувствительного фотопреобразователя, первый стробирующий ключ 6 включен между выходом приемника 5 излучен-ия и прямым входом вычитающего блока 11, второй стробирующий ключ 7 включен между приемником 5 излучения и входом аналогового запоминающего блока 10, выход которого соединен с инвертирующим входом вычитающего блока 11, третий и четвертый стробирующие ключи 8 и 9, аналого-цифровой преобразователь 14, первый цифровой запоминающий блок 16 и вычислительный блок 17 соединены - . . 5. последовательно; первый пороговый блок t2 и второй цифровой запоминающий блок 15соединены последовательно, выход последило подключен к второму входу Еычис.тдательного блика 17, входы пороговых блоков 12 и 13.ВКЛЮ-. чены между третьим и четвертым стро бирующими ключами 8 и 9, выход второго порогового блока 13 соединен с управляющим входом .четвертого стробирующего ключа 9, выход вычитающего блока 11 соединен с третьим стробирующим ключом 8. Способ реализуется с помощью описанного устройства следукицим образом Анализируют интерференционную картину с изображением образца, полученную в интерферометре 4, в двух ортогональных направлениях, преобразуя оптический сигнал в электрический с помощью приемника 5 излучения, производят сравнение предцдущёго и последующего значений сигнала при последов ател.ьно-паралле льном преобразовании с помощью позиционно-чувствительного преобразователя, стробирующих ключей 6, 7 и 8, аналогового запоминаннцего блока 10, вьщеляют из полученных на выходе стробирующего ключа 8 значений наибольшие по модулю разности с помощью порогового бло ка 12 и гармонические составляющие, соответствующие двум осям координат точек изображения, с помощью порогового блока 13, стробирующего ключа 9 91 б аналого-цифрового преобразователя 14, цифрового запоминающего блока 16 и вычислительного блока 17 определяют в вычислительном блоке 17 по совокупности наибольших разностей, запомненной в цифровЬм запоминающем блоке 15, реперную точку на изображении образца, а порядок интерференции определяют в вычислительном блоке 17 по отношению к реперной точке. Используя сравнение предыдущего и последующего значений сигналов при Последовательно-параллельном позиционно-чувствительном преобразовании со стробированием сигналов интерференционной картины, можно выделить реперную точку на изображении образца и свободные от искажений гармонические составляющие в двз ортогональных направлениях, контролируя по этим составляющим ширину и ориентацию интерференционных полос, по их фазовому углу можно определить порядок интерференции по отношению к peперной точке и измерить изменение геометрических параметров образца. Таким образом, обеспечивается жесткая привязка отсчета порядка интерференции к образцу, осуществляется контроль ширины и ориентации интерференционных полос, .устраняется влияние нелинейности сканирования и искажений интерференционной картины, что обеспечивает повьпиение точности измерений. «,