Способ определения формы поверхности Советский патент 1991 года по МПК G01B11/24 

Изобретение относится к измерительной технике, к определению формы поверхностей диэлектриков, металлов, полупроводников оптическими методами

Цель изобретения - расширение диапазона видов контролируемых поверхностей посредством измерения характеристик поляризации отраженного пучка излучения.

На чертеже приведена схема устройства, реализующего предложенный способ.

Устройство содержит источник 1 излучения, четвертьволновую пластинку 2. поляризатор 3. сканирующий узел 4. проекционный объектив 5, полевую диафрагму 6, магнитооптический модулятор 7,

поляризатор-анализатор 8, фотоэлектр че ский умножитель 9, линии ЭВМ 10 и контролируемую поверхность 11

При облучении исследуемой поверхности направленным лазерным пучком угол встречи может быть записан в следующем виде.

ъ оо +у,(1)

где do - угол падения у - ориентация микронормали к поверхности в точке сканирования.

Величина азимута поляризации волны отраженной элементом поверхности задается выражением

Изобретение относится к измор тепь ной технике, к определению формы поверхностей оптическими методами Цель изобретения - расширение диапазона ви дов контролируемых поверхностей посред ством измерения характеристик поляризации отраженного пучка излучения Формируют плоскость поляризации освещающего лазерного пучка под углом 0° Во 90°относительно плоскости падения, выделяют регулярный отраженный пучок с последующей его магнитооптической модуляцией, измеряют азимуты поляризации отраженной волны в каждой точке сканирования, по которым определяют форму исследуемой поверхности 1 з п ф-лы,1 мл

Јj arctg

tgeo

n sin сш -sin2 eg-sin2 a, n sin oj i2-sin2 ct + sin2 «i

Здесь fb - азимут поляризации освещающей волны n - величина показателя преломления

(2)

Ориентация микронормзли элемента поверхности в точке сканирования может быть рассчитана из соотношения

}1 arc sin

/ai tg2 Јj + 32 tg Q УЭЗ tg2 EJ + ЭА tg e + as ae tg2 Јj + a tg Јj + за

где ак - совокупность функционэлов, зависящих ОТ Јо И П.

Таким образом, накапливая массив данных о значениях азимутов поляризации от- раженной волны в каждой точке сканирования, можно однозначно найти уравнение формы исследуемой поверхности по следующему алгоритму:

х XQ- хп

Gji {ji (ei ) I Јi у (4)

В ситуации, когда поверхность шероховатая, осуществляя с помощью проекционного обьектива и полевой диафрагмы, расположенной в его фокусе, операцию выделения регулярного зеркально отраженного пучка из диффузно рассеянного, можно однозначно определить величину Јj, а следовательно, и форму всей поверхности.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

На вход устройства поступает излучение одномодового лазера Л Г-38 (источник 1 излучения). Четвертьволновая пластинка 2 ориентируется таким образом, чтобы ее ось наибольшей скорости составляла угол 45° относительно плоскости поляризации лазерной волны, что обеспечивает формирование циркулярно поляризованной освещающей волны. Поляризатор 3 задает плоскость поляризации падающего на поверхность луча под углом 0° Јо 90° относительно плоскости падения.

Проекционный объектив 5 формирует изображение сканируемого с помощью сканирующего узла 4 поверхности объекта в плоскость полевой диафрагмы 6, которая выделяет регулярный (зеркальный) пучок из диффузного. Магнитооптический модулятор 7 реализует раскачку плоскости поляризации регулярного отраженного пучка с часто(3)

той f. Поляризатор-анализатор 8 преобразует сигнал, вырабатываемый фотоэлектронным умножителем 9, в сигнал, изменяющийся с частотой 2f, что контролируется с помощью осциллографа С1-73. Это позволяет измерять азимут поляризации от- ражененой волны с точностью 5. Далее путем сканирования накапливается массив данных о значениях азимутов поляризации

отраженной волны во всех точках траектории сканирования. В результате получаем уравнение, описывающее форму исследуемой поверхности. Таким образом осуществляется прямое измерение призвольной

формы поверхностей как зеркальных, так и шероховатых.

Формула изобретения

тем, что, с целью расширения диапазона видов контролируемых поверхностей, при направлении на поверхность ориентируют плоскость поляризации лазерного пучка под углом Ј0 относительно плоскости падения, где 0° Ј0 90о. выделяют отраженную регулярную составляющую пучка излучения, а в качестве параметров отраженного пучка выбирают азимуты поляризации отраженной волны.в к ждой точке

сканирования.

отраженного пучка посредством магнитооптической модуляции.

//