Способ определения рельефа поверхности Советский патент 1991 года по МПК G01B11/24 G01B9/23 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может найти применение для бесконтактного контроля рельефа поверхности голографическими способами.

Целью изобретения является расширение класса исследуемых объектов за счет обеспечения независимой регулировки контраста и глубинного расстояния.

Изобретение осуществляют следующим образом.

, Объект помещат в иммерсионную каме-. ру, заполненную первой иммерсионной поглощающей средой (ft ni + ixj). Осуществляют регистрацию топографического изображения, используя в качестве опорного и предметного пучков коллимированное когерентное излучение с длиной волны А. Производят замену среды в камере на вторую поглощающую иммерсионную среду (П2 П2 + 1x2). Так же, как и при первой экспозиции, регистрируют голограмму. После восстановления два топографических изображения интерферируют, образуя контурную карту объекта по расстоянию между максимумами, на интерференционной картине определяют относительный рельеф, а по изменениям интенсивности в максимумах и минимумах (по изменению контраста) получают информацию об абсолютном рельефе поверхности.

После восстановления интерферируют два волновых фронта с амплитудами, пропорциональными

4 л

Am amRe i -т- Z (nm + iXm),

где am - амплитуда падающего света;

R - коэффициент отражения поверхности объекта;

А- используемая длина волны;

Z- расстояние от окна камеры до точки на объекте;

(/

С

а о а а

N

Пт, хт - действительная и мнимая части комплексного показателя преломления (nm).

После ряда преобразований можно показать, что глубинное расстояние AZ между контурами определяется

AZ

2(П2-П1)

В общем случае поглощающих сред по казатель преломления определяется соот ношением Крамерса-Кронига

2 Ч Ар х (Ac) d АО

A2-Ai

где Ао параметр интегрирования;

АН , Ак - длины волн, определяющие интервал интегрирования;

По - показатель преломления, опреде-, ляемый участками спектра в диапазоне длин волн О, АН и А, оо .

Контраст Р интерференционной картины изменяется с толщиной поглощающего слоя и определяется соотношением

P ch(Z(xi-X2)+.n)

-1

Таким образом, AZ и Р являются основными параметрами, позволяющими определять как относительный, так и абсолютный рельеф поверхности.

В прототипе глубинное расстояние определяется как длинами волн AI и Аа, так и показателями преломления щ, П2, задаваемыми положениями этих частот на спектральной линии. Контраст регулируется значениями коэффициентов поглощения xi и ха спектральной линии и соответствующими длинами волн AI и Аа . Таким образом, глубинное расстояние и контраст

10

15

20

25

30

35

40

определяются характеристиками лазерного излучения AI и А2 и жестко связаны свойствами линии поглощения.

В предлагаемом способе разность П2 ni, определяющую глубинное расстояние, можно сделать независимой от изменения , которое задает падение контраста с глубиной. Если при первой экспозиции в камере была первая жидкость, в которой разведен первый краситель, тогда при второй экспозиции для независимой регулировки параметров интерференционной картины следует использовать другую жидкость с другим показателем преломления. В ней должен быть растворен другой краситель или краситель может вообще не использоваться (тогда изменение контраста полностью определяется поглощением первой жидкости), Аналогичные манипуляции с независимыми изменениями между экспозициями показателей преломления и коэффициентов поглощения можно производить и с газами.

Формула изобретения Способ определения рельефа поверхности, заключающийся в том, что помещают объ ект в камеру, содержащую поглощающую среду, освещают объект коллимирован- ным пучком когерентного излучения, записывают голограмму, восстанавливают полученную голограмму, осуществляют анализ интерференционной картины и по распределению интерференционных полос и значений их интенсивностей в максимумах и минимумах определяют абсолютный рельеф, отличающийся тем, что, с целью расширения класса исследуемых объектов, освещение объекта осуществляют излучением с одной длиной волны, а при записи голограммы осуществляют первую экспозицию, изменяют состав поглощающей среды в камере и осуществляют вторую экспозицию.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного контроля рельефа поверхности голографическими способами. Целью изобретения является расширение класса исследуемых объектов за счет обеспечения независимой регулировки контраста и глубинного расстояния. Объект помещают в камеру, содержащую поглощающую жидкость, освещают колли- мированным пучком когерентного излучения с одной длиной волны и записывают голограмму. После этого изменяют состав поглощающей жидкости и вновь записывают голограмму, Восстанавливают интерференционную картину, по которой судят о рельефе поверхности.