Устройство для контроля толщины пленки в процессе нанесения ее на крупногабаритную оптическую деталь Советский патент 1987 года по МПК G01B11/06 

ное устройство,прекращающее осаждение вещества, образующего контролируемую пленку, при достижении заданного значения R(/t) . Устранение расфокусировки изображения источника 1 излучения на входной щели монохро- матора.9 при изменении расстояния от детали до монохроматора добивают

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зовано при изготовлении крупногабаритных зеркал, светоделителей и других оптических элементов.

Цель изобретения - повышение точности контроля толщины оптических покрытий, наносимых на вращающуюся крупногабаритную деталь, за счет исключения смещения изображения источника излучения на входной щели монохроматора, вызванное биением и экJ:дeнтpиcитeтoм вращающейся контролируемой детали при отражении пучка от нее.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения, диафрагму 2, проекцион- НЬ1Й объектив 3, шторку 4 с отверсТи-- ем, светоделитель 5, угловой отражатель 6, формирующую оптическую систему, включающую зеркальный объектив 7 и плоское зеркало 8, монохроматор 9, расположенный за светоделителем 5 на оптической оси формирующей оптической системы, приемно-регистри- рующий блок (ПРБ) 10, каретку 11 с приводом 12, на которой установлен угловой отражатель 6. Светоделитель 5 установлен в месте пересечения оптических осей формирующей оптической системы и проекционного объектива 3, Каретка 11 установлена с возможность перемещения вдоль направления, пока- занного на чертеже стрелкой S, параллельной биссектрисе угла отражателя 6. Вход блока 13 управления настройки подключен к ПРБ 1C. На чертеже также показаны крупногабаритная оптическая деталь 14, установленная

ся за счет перемещения углового зеркала 6, установленного на каретке 11, перемещаемой приводом 12. Управление приводом осуществляют с помощью блока управления и настройки 13 по информации, поступающей с приемно-ре- гистрирующего блока. 1 ил.

5

5 0

в вакуумной камере 15, которая снабжена испарителями 16, например термическими или электронно-лучевыми, и фотометрическими окнами 17 и 18.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно настраивают устройство. Значение размера И может меняться в зависимости от диаметра детали 14, типа испарителей 16, наносимого вещества и т.п. Изм енением Н добиваются требуемого распределения оптических характеристик покрытия вдоль радиуса детали 14. Изменение Н приводит к расфокусировке изображения источника 1 излучения на вход входной щели .монохроматора 9. Расфокусировка компенсируется перемещением вдоль S каретки 11 с угловым отражателем 6. Значение ЛЗ, необходимое для компе;нсации Н - смещения детали 14 вдоль оси камеры, определяется вырг1жением

Л5 - 2

где V - коэффициент увеличения формирующей оптической системы (V -i) .

Такой В1Щ зависимости 4S от Н позволяет небольшим перемещением каретки комп€ нсировать значительное изменение Н.

На этапе работы, соответствующем настройке, испарители 16 камеры 15 выключены, т.е. покрытие не наносится, монохроматор 9 установлен на за- данную длину волны . Б связи с неизбежными биениями крупногабаритной оптической детали 14 в процессе ее вращения электрический сигнал, снимаемый с ПРБ 10, содержит наряду с постоянной переменную составляющую, которая имеет частоту, определяемую периодом вращения оптической детали 14.

Переменная составляющая обусловлена смещением лучей при вращении оптической детали 14. Смевдение возникает вследствие торцового биения по- вернхости А, а в случае неплоской детали также ее эксцентриситета.

Переменная составляющая достигает -шнимального значения, когда на вход ную щель монохроматора 9 спроектировано изображение поверхности А детали 14. При этом исключается смещение пучка относительно входной щели, где его сечение наименьшее.

При настроенном устройстве изображение источника 1 проектируется на плоскость А детали 14, а в отраженном ходе излучения - на входную дель монохроматора 9.В этом случае настройка устройства, соответствующая минимальной нестабильности отсчета, обеспечивает максимальный средний сигнал,т.е. наибольщую чувствительность устройства.

После окончания настройки приступают к осаждению на поверхность А детали 14 веществ, образующих слои покрытия. Вещества, образующие пленки, поочередно испаряются из испарителей 16. Процесс осаявдения каждой пленки прекращают при достижении ею требуемой толщины, чему соответствует расчетное значе.ние спектрального коэффициента отражения (R) поверхности А с наносимым покрытием.

При контроле проекционный объектив 3 создает изображение источника 1 излучения в плоскости шторки 4 с отверстием. Отраженная светоделителем 5 часть лучистого потока направляется на угловой отражатель 6 и .далее с помощью объектива 7 и зеркала 8 через фотометрическое окно 17 проектируют источник на поверхность А оптической детали 14. Лучистый поток, отраженный поверхностью А с контролируемой пленкой, направляется формирующей системой (элементы 8 и 7), угловым отражателем 6 через светоделитель 5 на входную щель монохроматора 9.

Из всего лучистого потока, попавшего в монохроматор, в приемно- регистрирующий блок 10 направляется излучение с заданной длиной вой

13

0

ны. в блоке 10 поток преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный коэффициенту отражения RO) поверхности А. Сигнал поступает на два выхода. К одному из них подключен блок 13 управления и настройки. С второго выхода (не показан) сигнал подается на отсчетный прибор и (или) на исполнительное устройство, прекращающее осаждение вещества, образу- .ющего контролируемую пленку, при достижении заданного значения R(A). Снижение точности контроля, вызванное перемещением лучей на оптичес- ких элементах (кроме входной щели монохроматора), исключается выбором размеров диафрагмы 2 в процессе под- готовки устройства к работе. Световой размер d диафрагмы 2 определен из условий

.,а,-,„ (1| .2.Y-5-,J.

0

где Kj - коэффициент, учитывающий изменение размера сечения пучка при прохождении лучей от диафрагмы 2 до i-ro элемента;

d. - Световой размер i-ro оптического элемента, расположенного между деталью 14 и ПРБ 10;

Н. - эффективный оптический путь от поверхности А детали 14 до i-ro элемента; .D - диаметр крупногабаритной оптической детали 14; R - радиус кривизны поверхности А; ЛН,4В,. i/D

торцовое и радиальное биения детали 14 и.ее эксцентриситет соответственно. Устройство позволяет вести контроль по отражению толщины пленок в процессе нанесения различных типов . оптических покрытий осаждением в вакууме практически при всех условиях, которые необходимы для получения:. крупногабаритных диэлектрических зеркал, свето- и спектроделителей и т.п. с требуемыми параметрами для

юбых областей спектра. Устройство может быть использовао также при нанесении покрытий на етали любых размеров.

В предлагаемом устройстве оптичесие элементы, за исключением фотометS13469A6

ского окна 17, выполнены зеркаль, что делает спектральный диапаработы устройства практически раниченным.

ли ги щ ни уг ду че л вд к к ем с об м и

Формула изоб ре тения

Устройство для контроля толщины пленки в процессе нанесения ее на крупногабаритную оптическую деталь путем осаждения веществ в вакууме, содержащее источник излучения, последовательно расположенные по направлению излучения светоделитель и формирующую оптическую систему и последовательно расположенные в обратном ходе излучения от крупногабаритной оптической, детали за светодеРедактор Н. Тупица

Составитель Н. Солоухин Техред М.Ходакич

Заказ 5112/АСТираж 676Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открыти f13035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

6

5

лителем монохроматор и приемно-ре- гистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено угловым-зеркалом, расположенным между светоделителем и формирующей оптической системой, кареткой, на которой расположено угловое зеркало, установленной с возможностью перемещения вдоль биссектрисы угла углового зеркала, приводом перемещения каретки, блоком управления и настройки, вход которого электрически соединен с при- емно-регистрирующим блоком, а выход - с приводом каретки, проекционным объективом и диафрагмой,установленными последовательно по направлению излучения.

Корректор А. Зимокосов

Изобретение может быть использовано для контроля толщины оптической пленки в процессе ее нанесения на крупногабаритную оптическую . деталь. Целью изобретения является повышение точности контроля толщины пленки за счет устранения смещения изображения источника излучения на входной щели монохроматора при вращеW X, til. НИИ контролируемой детали. Излучение от источника 1 проектируют на поверхность контролируемой детали 14 с помощью последовательно расположенных и оптически сопрял енных. проекционного объектива 3, светоделителя 5, углового зеркала 6 и формирующей системы, включающей объектив 7 и зеркала 8. Отраженное излучение от контролируемой детали проектируют посредством указанных элементов на входную щель монохроматора 9, который вьщеля- ет излучение с заданной длиной волны (О. Спектрально выделенное излучение направляют в приемно-регистри- рующий блок 10, где световое излучение преобразуют в электрический сигнал, пропорциональный коэффициенту отражения R (А) поверхности контролируемой детали. С выхода приемно- регистрирующего блока сигнал подают на отсчетный прибор и исполнительс (Л W X, Чl. А П dn д -« оо. 4 fe СО С5