Способ определения глубины залегания расслоений в диэлектрических материалах Советский патент 1986 года по МПК G01N22/02 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике неразрушающего контроля качества сплошных и клееных диэлектрических материалов и слоев. Цель изобретения - повышение точности определения глубины залегания расслоений и обеспечение определения величины расслоения. На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего способ определения глубины яалегания расслоений в диэлектрических материалах. Устройство содержит панорамный свипгенератор 1, индикатор 2 (например Р2-69), рупорную передающую антенну 3, призму 4 полного внутреннего отражения, контролируемьй образец 5, приемную всеполяризованную ан тенну 6,-делитель 7 в виде поляризационной Проволочной решетки, направленные ответвители 8 и 9, согласованные нагрузки 10, СВЧ-детекторы 11 и 12. Способ определения глубины залега ния расслоений в диэлектрических материалах реализуется следующим образом. Формируют в контролируемом образце 5 экспоненциально затухающее по глубине СВЧ поле, для чего линейно . поляризованное с переменной длиной волны излучение от свипгенератора 1 через рупорную передающую антенну 3 падает перпендикулярно на боковую грань призмы 4. Материал призмы 4 выбран из условия ,. боковые грани расположены под углом Ч к основанию призмы, причем Ч arscin/ f где и 2. Д электрические проницае мости материала призмы 4 и контролируемого образца 5. Отраженная от кон тролируемого образца 5 эллиптически поляризованная волна принимается при емной всеполяризованной антенной 6. Волна с приемной всеполяризованной / антенны 6 поступает в делитель 7 в виде поляризационной проволочной решетки. Решетка установлена под углом 45 к направлению распространения волны, а направления проволочекпараллельно большой оси эллипса поля ризации. Это положение устанавливается при калиброваке путем поворота приемной всеполяризованной антенны 6 и делителя 7 волны вокруг оси распространения волны. Составляющая 522 электромагнитной волны, электрический вектор которой перпендикулярен направлению проволочек поляризационной проволочной решетки делителя 7 волны,, проходит через нее, попадает в направленный ответвитель 8 и детектируется СВЧ-детектором 1I. Составляющая, электрический вектор которой параллелен направлению проволочек решетки (большая ось эллипса поляризации), отражается от нее, попадает в направленный ответвитель 9 и детектируется СВЧ-детектором 12. Продетектированные сигналы с СВЧ-детекторов 11 и 12 поступают соответственно на входы индикатора 2. При отсутствии расслоения на экране индикатора 2 будет прямая горизонтальная линия, а при наличии расслоения получается кривая. С помощью частотной метки свипгенератора 1 определяется длина волны, при которой начинает изменяться эллиптичность отраженной волны (отношение малой оси эллипса поляризации к большой) и индицируется цифровым индикатором на свипгенераторе 1. С помощью аттенюатора индикатора 2 определяется относительное изменение эллиптичности при максимальной и минимальной длине волны в децибеллах. При этом глубина проникновения (взаимодействия) в контролируемьй образец 5 определяется по выражению: ,jiCOS d i----.------.. (1) ,,) А1пЧ-е,„ где ) - длина электромагнитной волны;Ч - угол пгодения; f - относительная диэлектрическая проницаемость (призмы контролируемый материал). Эллиптичность tgy/2 электромагнитной волны, отраженной от контролируемого образца 5 без расслоения, не зависит от частоты и равна: fg|if - (2) При наличии расслоения в контролируемом образце 5 эллиптичность отраженной электромагнитной волны не изменяется при глубине проникновения, меньшей глубины залегания расслоения. При дальнейшем увеличении глубины проникновения эллиптичность отраженной электромагнитной волны начинает изменяться относительно зна3

чения (2). Это изменение зависит от величины расслоения и монотонно увеличивается с увеличением длины электромагнитной волны. Таким образом, если в момент начала изменения эллиптичности относительно значения (2) зафиксировать длину электромагнитной волны, то можно из (1) определить глубину залегания расслоения, Величину расслоения определяют либо с помощью расчетных монограмм, либо путем решения основного уравнения эллипсометрии для известных значений эллиптичности при двух длинах электромагнитной волны.

Формула изобретения

Способ определения глубины залегания расслоений в диэлектрических материалах, включающий облучение контролируемого материала линейно поляризованной электромагнитной волной под углом к его поверхности и измерение параметров отраженной электромагнитной волны, отличающийся тем, что, с целью повьшгения точности определения глубины за640524

легания расслоений и обеспечения определения величины расслоения, угол падения линейно поляризованной электромагнитной волны выбирают большим 5 угла полного внутреннего отражения, изменяют по линейному закону длину линейно поляризованной электромагнитной волны, при этом измеряют эллиптичность отраженной электромаг10 нитной волны, фиксируют ее значение .. и А - соответствующее ей значение длины линейно поляризованной электромагнитной волны - в момент начала изменения эллиптичности, йпределяют

5 значение эллиптичности на длине

линейно поляризованной электромагнитной волны, выбранной из условия отсутствия переотражений внутри диэлектрического материала, по длине А

0 волны по известной зависимости рассчитывают глубину залегания расслоения, а по значениям длин к f( линейно поляризованной электрЬмагнитной волны, соответствуюпщм им зна5 чениям эллиптичности и рассчитанному значению глубины залегания расслоения определяют его величину по градуировочным кривым.