Интерференционный способ определения толщины прозрачных плоскопараллельных объектов Советский патент 1991 года по МПК G01B11/06 

сл

с

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к интерференционным способам определения толщины прозрачных плоскопараллельных объектов. Цель изобретения - упрощение определения толщины. Для этого обе интерференционные картины полос равного наклона получают одновременно в одной плоскости, изменяют геометрическую длину пути луча в воздухе до полного положения всех интерференционных полос в обеих интерференционных картинах, измеряют изменения геометрической длины пути луча, по которой судят о толщине исследуемого плоскопараллельного объекта. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к интерференционным способам определения толщины прозрачных плоскопараллельных объектов.

Цель изобретения - упрощение определения толщины посредством исключения операций, связанных с поворотом пластины и с предварительным измерением ее толщины и показателей преломления.

На чертеже приведена оптическая схема устройства, реализующего предложенный способ.

Устройство содержит источник света, создающий монохроматический пучок 1 лу- чей, полупрозрачное зеркало 2, делящее луч i на два луча 3 и 4, непрозрачный экран 5, зеркала 6 и 7, плоскость 8 наблюдения двух интерференционных картин и устройство 9 для перемещения зеркала 7.

Сущность способа заключается в том, что положение интерференционных полос

равного наклона в зависимости от угла а определяется зависимостью

n cos r 2t Yn -sin2«, (1)

где а - угол падения лучей на первую поверхность пластинки;

t - толщина пластинки;

г-угол преломления, в соответственно, и отражения от второй поверхности пластинки.

Разность хода в случае помещения пластинки в интерферометр

n cos r-2 (t-A)cosa. (2)

где А- разность хода в воздухе (в ветви без образца).

В случае перекрытия половины зеркала за образцом в поле зрения видны две интерференционные картины. Из уравнения (2)

о о

GJ СО VI

следует, что наложение всех интерференционных полос в обеих интерференционных картинах происходит при равенстве t и А .

Таким образом, перемещение зеркала интерферометра в воздушной ветви на величину А t до полного наложения всех интерференционных полос в обеих интерференционных картинах позволяет непосредственно определить толщину t исследуемого образца.

Способ осуществляют следующим образом.

Монохроматический пучок света полупрозрачным зеркалом 2 разделяется на два луча 3 и 4, при этом лу. 3, дойдя до зеркала 7, возвращается и, отразившись от полупрозрачного зеркала 2, сводится с лучом 4а. Луч 4 проходит через исследуемый образец 5 и делится непрозрачным экраном 5 на два луча 4а и 46, при этом луч 4а отражается от зеркала 6, проходит вторично через исследуемый обьект, через полупрозрачное.зер- кало 2 и сводится с лучом 3, формируя интерференционную картину в проходящем свете в плоскости 8. Луч 46 отражается от двух поверхностей образца, проходит через зеркало 2 и формирует интерференционную картину в отраженном свете в плоскости 9. С помощью устройства 9 зеркало 7 перемещается вдоль , оптической оси, меняя геометрическую длину пути луча и воздуха. Поскольку при этом меняется разность хода между лучами 3 и 4, то в плоскости 8 наблюдается бегущая интерференционная картина на фоне неподвижной интерференционной картины (в отраженном свете). Зеркало 7 перемещают до полного совпаде

ния всех интерференционных полос в обеих интерференционных картинах. Измеряют величину перемещения зеркала 7, которая равна толщине исследуемой пластины.

Точность определения толщины плоскопараллельных пластин зависит от способа регистрации величины перемещения зеркала интерферометра. Использование, например, бесконтактного оптического микрометра и микроскопа дает точность измерения толщины t до нескольких микрон, при интерференционном способе регистрации перемещения зеркала, с точностью до 0,01 полосы, погрешность в определении толщины пластины соответствует десятым долям микрометра,

Фор-мула изобретения Интерференционный способ определения толщины прозрачных плоскопараллельных объектов, заключающийся в том, что пучок монохроматического излучения разделяют на объектный и опорный пучки, регистрируют две интерференционные картины, одна из которых образована опорным и объектным пучками, прошедшими через объект, а другая - объектным пучком, отраженным от обеих поверхностей объекта, и определяют толщину объекта по параметрам интерференционных картин, отличающийся тем, что, с целью упрощения определения толщины обе интерференционные картины совмещают в одной плоскости, изменяют длину опорного пучка излучения и регистрируют момент полного наложения интерференционных полос в обеих интерференционных картинах, а в качестве параметра принимают изменение длины опорного пучка излучения.