Эллипсометрический способ измерения расстояния или плоскостности Советский патент 1991 года по МПК G01B15/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в авиационной и радиотехнической промышленности для измерения расстояний или плоскостности металлических конструкций и материалов.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет минимизации паразитных отражений от контролируемой поверхности и повышения чувствительности фазового сдвига ортогонально поляризованных составляющих излучаемой СВЧ-волны к величине контролируемого параметра.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - градуировочная зависимость величины зазора d между основанием призмы и контролируемой поверхностью от длины волны А, при которой эллиптичность отраженной волны принимает минимальное значение, диэлектрическая проницаемость материала призмы Р 2,56, угол падения 40° (кривая 1) и 45° (кривая 2); на фиг. 3 - типичные зависимости эллиптичности от длины волны при величине воздушного зазора ,5 мм и углах падения 40° (кривая 1) и 45° (кривая 2).

Способ измерения расстояния или плоскостности осуществляется устройством, содержащим последовательно установленные свип-генератор 1, поляризатор 2, диэлектрическую призму 3, контролируемый образец 4, делитель 5, волны на две ортогоо ел XJ о ел го

нально поляризованные составляющие, первый 6 и второй 7 детекторы СВЧ-излуче- ния, измеритель 8 отношений, экстрематор 9 и блок 10 обработки.

Способ осуществляется следующим об- разом.

Линейно поляризованные колебания, частота которых плавно изменяется в диапазоне перестройки используемого свип- генератора 1, а азимут составляет 45° с плоскостью падения, направляют через поляризатор 2 на основание диэлектрической призмы 3 под углом, большим критического угла (полного внутреннего отражения), причем боковые грани призмы 3 составляют 90° с направлением распространения волны. После взаимодействия с контролируемым образцом 4 принимают отраженное излучение и измеряют его эллиптичность, для чего с помощью делителя 5 разделяют отраженную волну на две составляющие, интенсивности которых пропорциональны соответственно большой и малой составляющей эллипса поляризации, детектируют каждую из них с помощью первого 6 и вто- рого 7 СВЧ-детекторов и направляют про- детектированные сигналы соответственно на первый и второй вход измерителя 8 отношений. Выходной сигнал с измерителя 8 отношений, равный отношению сигналов, пропорциональных интенсивности мапой и большой полуоси эллипса поляризации, поступает на вход экстрематора 9, который в момент достижения минимального экстремума эллиптичности подает сигнал на уп- равляющий вход блока 10 обработки. На измерительный вход блока 10 обработки поступает пилообразное напряжение, пропорциональное частоте свип-генератора 1. В момент прихода управляющего сигнала с экстрематора 9 в блоке 10 обработки регистрируется частота излучения в точке минимума эллиптичности, по величине которой с помощью градуировочных зависимостей, предварительно записанных в памяти блока 10 обработки определяется величина контролируемого параметра.

Формула изобретения Эллипсометрический способ измерения расстояния или плоскостности, заключающийся в том. что контролируемую поверхность облучают электромагнитной волной через поляризационный элемент, принимают отраженное от контролируемой поверхности излучение и регистрируют его поляризационные параметры, отличающийся гем, что, с целью повышения точности измерений, излучаемую С.ВЧ-вол- ну переменной частоты линейно поляризуют под углом 45° к плоскости ее падения и направляют на контролируемую поверхность через диэлектрическую призму, боковые грани которой устанавливают перпендикулярно падающему и отраженному излучению, а основание - параллельно контролируемой поверхности, угол падения СВЧ-волны на основание призмы выбирают больше критического, измеряют эллиптичность отраженной волны, определяют длину волны Я излучения, соответствующую минимальной эллиптичности, а о величине контролируемого параметра судят по зависимости, связывающей его с измеренным значением Я.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет минимизации паразитных отражений от контролируемой поверхности и повышения чувствительности фазового сдвига ортогонально поляризованных составляющих СВЧ-волны к величине контролируемого параметра. СВЧ- колебания переменной частоты линейно поляризованные под углом 45° к плоскости падения волны, направляют на контролируемую поверхность через диэлектрическую призму, боковые грани которой устанавливают перпендикулярно падающему и отраженному излучению, а основание - параллельно контролируемой поверхности, угол падения СВЧ-волны выбирают больше критического, измеряют эллиптичность отраженной волны, определяют длину Я волны излучения, соответствующую минимальной эллиптичности, а о величине контролируемого параметра судят по зависимости, связывающей его с измеренным значением длины Я. 3 ил. (Л С

оз

10

Л Ни

U

ft,o

8,5 3JO X,m