Способ определения распределения крутизны микронеровностей шероховатых поверхностей Советский патент 1990 года по МПК G01B11/30 

крутизны микронеровностей шерохова- тьк поверхностей.

Устройство содержит источник 1 иёлучения, светоделитель 2, поворотные зеркала 3 и 4, проекционные объективы 5 и 6, четвертьволновую пластинку 7, поляризатор 8, электрооптический кристалл 9, блок 10 питания кристалла, оптический смеситель 11, полевую диафрагму 12, анализатор 13, магнитооптическую ячейку 14, фотоэлектронный умножитель 15, блок 16 сЬгласования с миниЭВМ 17.

Предлагаемый способ осуществляется с помощью устройства следующим образом.

На вход устройства поступает излучение от источника 1 излучения лазе- ра. Светоделитель разделяет лазерный iпучок на объектный, который повора- чивает зеркало 4, и опорный, который поворачивает зеркало 3. Объектив 5 проецирует когерентное изображение поверхности объекта 18 в плоскость регистрации, которая содержит полевую диафрагму 12, что обеспечивает выделение локальных зон корреляции на поверхности объекта 18. В опорном кана4е четвертьволновую пластинку 7 ориентируют таким образом, что ее ось Наибольшей скорости составляет угол 45° относительно плоскости поляризации лазерного пучка, что позволяет получить циркулярную поляризацию опорной волны. Поляризатор 8 вращается вокруг оси, совпадающей в направлении распространения опорного луча, что формирует вращающуюся плос Кость п оляризации, в которой колеблется вектор электрической напряженности. К электрооптическому кристаллу 9 прилегает с помощью блока 10 питания синусоидально изменяющееся во времени электрическое поле, что обеспечивает при любом мгновенном значении азимут поляризации опорного пучка, прошедшего вращающийся поляризатор 8, преобразование величины эллиптичности поляризации от линейной до циркулярной. Проекционный объектив 6 задает угол расходимости опорного пучка, совпадающим с углом расходимости объектива 5, что обеспечивает строго идентичное пространсг венно-угловое смешивание опорного поля с объектным с использованием опти |Ческого смесителя 11. За плоскостью

г-

5 0 5

0

5

полевой диафрагмы 12 размещается анализатор 13 и магнитооптическая ячейка 14, измеряющие поляризационную структуру излучения в пределах нулевой полосы интерференционной картины, полученной смешиванием световых колебаний в пределах выделенной зоны корреляции и опорной волной. Фотоэлектронный умножитель 15 осуществляет измерение интенсивности излучения, пропущенного через анализатор 13 и магнитооптическую ячейку 14.

Размер полевой диафрагмы 12 выбирают порядка 1/10 части размера зоны корреляции. С помощью анализатора 13 и магнитооптической ячейки 14 определяется ситуация, когда колебания светового поля в нулевой полосе интерференционной картины оказываются строго линейно поляризованными. При этом измеряется величина прилагаемого в этот момент времени напряжения к электрооптическому кристаллу 9, а также азимут поляризации световых колебаний и интенсивность в нулевой полосе интерференционной картины.

Далее, путем сканирования полученного когерентного изображения шероховатой поверхности выделяется новая зона корреляции, и, таким образом, определяется массив значений напря- t жений U, азимутов поляризации у и интенсивностей световых колебаний в пределах нулевой полосы интерференционной картины. Этот1 массив статистически обрабатывается на ЭВМ 17. В результате получают распределения значений крутизны микронеровностей шероховатой поверхности и величин двулу- чепреломления анизотропного вещества, из которого она состоит.

Формула изобретения

Способ определения распределения крутизны микронеровностей шероховатых поверхностей, заключающийся в том, что освещают исследуемую поверхность лазерным пучком с плоским волновым фронтом, формируют плоскость колебаний вектора электрической напряженности лазерного пучка под углом 0 Ј V - 90° относительно плоскости его падения, проецируют изображение шероховатой поверхности в плоскость регистрации, выделяют зоны корреляции когерентного изображения, измеряют азимут поляризации в пределах зоны корреляции и определяют распределение крутизны микронеровностей шероховатых поверхностей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения распределения крутизны микронеровностей шероховатых поверхностей, обладающих оптической анизотропией, и информативности способа, формируют опорный лазерный пучок с плоским волновым фронтом, производят циркулярную поляризацию световых колебаний, вращаю плоскость поляризации опорного лазерного пучка, пропускают его через электрооптический кристалл, к которому прикладывают синусоидально изменяющееся электрическое поле, формируют при этом изменяющиеся во времени азимуты и эллиптичности поляризации опорного лазерного пучка, смешивают соосно колебания векторов электрической напряженности лазерных пучков в пределах зоны корреляции когерентного изображения шероховатой поверхности, наблюдают интерференционную картину и измеряют интенсивность колебаний в пределах нулевой полосы интерференционной картины и напряжение, прикладываемое к электрооптическому кристаллу, по которым с

5 учетом „азимута поляризации определяют распределение крутизны микронеровностей шероховатых поверхностей и показатель оптического двуплечепреломле- ния шероховатой поверхности.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования структурных параметров шероховатых поверхностей, а также оптической анизотропии вещества диэлектриков полупроводников и т.д. Цель изобретения - повышение точности определения распределения крутизны микронеровностей шероховатых поверхностей, обладающих оптической анизотропией, и информативности способа за счет определения показателя оптического двулучепреломления шероховатой поверхности. В способе используют опорную лазерную волну с плоским волновым фронтом, формируют циркулярную поляризацию световых колебаний, вращают плоскость поляризации опорной волны, пропускают ее через электрооптический кристалл, к которому прилагают синусоидально изменяющееся электрическое поле, тем самым формируя изменяющиеся азимуты и эллиптичности поляризации опорной лазерной волны, строго соосно смешивают лазерные колебания в пределах зон корреляции когерентного изображения шероховатой поверхности с колебаниями вектора электрической напряженности опорного пучка, измеряют азимут поляризации и интенсивности световых колебаний в пределах нулевой полосы интерференционной картины и рассчитывают функцию распределения крутизны микронеровностей поверхности и показателя двулучепреломления вещества шероховатой поверхности. 1 ил.

11 1213 Н