Способ определения функции распределения высот и углов наклона шероховатой поверхности Советский патент 1990 года по МПК G01B11/30 

Изобретение относится к измеритель-; ной технике и может быть использовано для исследования структуры шероховатых поверхностей диэлектриков, металлов, полупроводников и т.д., что актуально в приборостроении, неразрушающем оптическом контроле и других отраслях науки и техники,

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение области использования за счет измерения функции распределения высот и углов наклона микронеровностей, размеры которых сравнимы с длиной волны излучения

и за счет определения азимута поляризации при помощи магнитооптического модулятора.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа измерения функции распределения высот и углов наклона шероховатой поверхности,

Устройство содержит источник 1 излучения, коллиматор 2, четвертьволновую пластинку 3, поляризатор 4, объектив 5 с цилиндрическими преломляющими поверхностями, объектив 6 со сферическими преломляющими поверхностями, поляризатор 7, диафрагму 8, магнитооптический модулятор 9, (Цотоэлектричес- кий блок 10 регистрации, блок 11 связи, и мини -ЭВМ 12.,

Способ осуществляют следующим образом.

На вход устройства поступает излучение от источника 1 излучения, например от одномодового лазера,JQ

Коллиматор 2, состоящий из двух объективов и диафрагмы между ними, служит для расширения пучка и формирования волны с плоским волновым фронтом. Пластинка 3 ориентируется таким |f образом, что ось наибольшей скорости составляет угол 45 с плоскостью поляризации лазерного пучка, что позволяет получить циркулярную поляризацию освещающего пучка, Поляризатор 4 за- 20 дает плоскость колебаний световой волны под углом 90° к плоскости падения, Цилиндрический объектив 5 формирует волну со сходящимся на поверхности объекта 13 цилиндрическим вол- 25 ЛЮБЫМ фронтом, Объект 13 осуществляет поляризационно-фазовую модуляцию лазерного пучка. Объектив 6 проектирует изображение профиля исследуемой шероховатой поверхности объекта 13 сквозь 0 поляризатор 7 в плоскость полевой диафрагмы, за которой расположен магнитооптический модулятор 9, фотоэлектрический блок 10 регистрации. Размер полевой диафрагмы 8 выбирается порядка о$ 1/10 части размера зоны корреляции в когерентном изображении профиля шерохо- ватой поверхности объекта 13. С помощью система поляризатор 7 - магнитооптический модулятор 9 добиваются по- 40 лучения минимального сигнала и определяют величину поворота Ј азимута поляризации световых колебаний в выделенной зоне корреляции

,. .

где Г - угловой отсчёт системы,

Затем сканируют оптическое изображение профиля шероховатой поверхности и по отсчетам окулярного микрометра ,,. (не показано) определяют величину шагового параметра t, соответствующего значению Ј const

t(,2)/f const,

где t ( и t 4 - отсчеты, определяющие интервал в изображении профиля поверхности, плоскость поляризации колеба- ( ний в котором не изменена.

Далее путем сканирования полученного когерентного изображения профиля иероховатой поверхности выделяются овые зоны корреляции и таким образом определяется массив значений Ј; поворотов плоскости поляризации в зонах корреляции и соответствующие им значения шаговых параметров t (f; cons4,) Полученный массив и tj накапливается в памяти блока 11 связи с мини- ЭВМ 12 и статистически обрабатывается. В результате получают распределение микронеровностей по высотам и углам наклона исследуемой шероховатой поверхности.

Формула изобретения

Способ определения функции распределения высот и углов наклона шероховатой поверхности, заключающийся в том, что облучают шероховатую поверхность пучком излучения, наблюдают изображение профиля поверхности и определяют функцию распределения высот и углов наклона шероховатой поверхности, отлич ающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области использования за счет определения функции распределения высот и углов наклона микронеровностей, размеры которых сравнимы с длиной волны излучения, облучение производят линейно-поляризованным пучком высококогерентного излучения с цилиндрическим волновым фронтом, сходящимся на шероховатой поверхности, задают плоскость колебаний излучения под углом Ot e i ir/2 к плоскости его падения, проецируют наблюдаемое изображение профиля поверхности в плоскость регистрации, сканируют полученное когерентное изображение профиля, выделяют в нем зоны корреляции, измеряют азимут поляризации световых колебаний в пределах каждой зоны корреляции и по полученным данным определяют функции распределения высот и углов наклона микронеровностей.

/3

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования структуры шероховатых поверхностей диэлектриков, металлов, полупроводников и др., что актуально в приборостроении, неразрушающем оптическом контроле и других отраслях науки и техники. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение области использования за счет измерения функции распределения высот и углов наклона микронеровностей, размеры которых сравнимы с длиной волны излучения, и за счет азимута поляризации при помощи магнитооптического модулятора. Задают плоскость колебаний лазерного света под углом 0*98φ/2 K плОСКОСТи пАдЕНия, фОРМиРуюТ ВыСОКОКОгЕРЕНТНый пучОК C цилиНдРичЕСКиМ ВОлНОВыМ фРОНТОМ, СХОдящиМСя HA шЕРОХОВАТОй пОВЕРХНОСТи, пРОЕциРуюТ КОгЕРЕНТНОЕ изОбРАжЕНиЕ пРОфиля пОВЕРХНОСТи B плОСКОСТи РЕгиСТРАции, СКАНиРуюТ пОлучЕННОЕ изОбРАжЕНиЕ, ВыдЕляюТ зОНы КОРРЕлляции, изМЕРяюТ АзиМуТ пОляРизАции B пРЕдЕлАХ КАждОй зОНы и пО пОлучЕННыМ дАННыМ РАССчиТыВАюТ фуНКции РАСпРЕдЕлЕНия МиКРОНЕРОВНОСТЕй пО ВыСОТАМ и углАМ НАКлОНА МиКРОНЕРОВНОСТЕй. 1 ил.