Способ контроля качества поверхности Советский патент 1993 года по МПК G01N23/20 

ел

с

Сущность изобретения: рентгеновский пучок с известной угловой полушириной BI направляют под углом в из диапазона углов полного.внешнего отражения (ПВО) на исследуемый образец. Измеряют полуширину Bz зеркально отраженного пучка. По уширению Bz/Bt определяют параметр шероховатости Rz исследуемого зеркала с по- мощью градуировочной кривой зависимости Bz/Bi от Rz. которую предварительно строят по нескольким точкам, измеренным для набора зеркал с известными значениям RZ. Используют многократное ПВО в канале бесщелевого коллиматора, одной стенкой которого служит исследуемый образец, а второй - плоское зеркало с известным параметром Rz. а в качестве Bz берут сумму полуширин обоих пучков на выходе коллиматора. 2 ил.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля с использованием излучения и основано на явлении полного внешнего отражения (ПВО) рентгеновского излучения от зеркально гладкой поверхности, а конкретнее - на существовании зависимости параметров ПВО рентгеновского излучения от профиля отражающей поверхности.

Цель изобретения - повышение чувствительности измерений RB поверхностей

о

высокого качества обработки (Re 10 А) и обеспечение возможности оценки неплоскостности поверхности.

Для достижения поставленной цели в известном способе вместо однократного ПВО от исследуемого образца используют многократное ПВО в канале т.н. бесщеле- вего- коллиматора (3), одной стенкой которого служит исследуемый образец, а второй - плоское зеркало с известным парамет- ром Rz, а в качестве Вг берут сумму полуширин обоих пучков на выходе коллиматора.

В связи с тем, что в предложенной рен- тгенооптической схеме исследуемая поверхность как бы разбивается на малые участки (со статистически распределенными малыми значениями неплоскостности) между последовательными актами ПВО от обеих стенок канала, то макроизгиб исследуемого образца проявится не в изменении угловой ширины пучка, как это имеет место при однократном ПВО от всей площади изогнутого зеркала, а в отличии углового расстояния между выходными пучками от значения 2 $ . Тем самым, в предложенном способе не только повышается многократно чувствительность, т.е. величина В2/В|, но и появля00

о VI со

СЛ VJ

ется новое полезное свойство - возможность одновременно оценивать степень неплоскостности образца.

На фиг.1 и фиг.2 изображены, соответственно, угловое распределение рентгеновского излучения, вышедшего из канала бесщелевого коллиматора в результате процесса многократного ПВО (фиг.1), и градуи- ровочный график зависимости Bz/Bi от RZ, полученный по результатам измерений на нескольких образцах с известными параметрами шероховатости поверхности (Фиг.2).

Пример. Измерения проводились на рентгеновском рефлектометре. Расходимость исходного могнохроматического пучка МоКсп - излучения составляла В| 6 . Пучок имел лентообразную форму с прямоугольным сечением в районе образца 5 мкм х . Этот пучок под углом $ « 3 направлялся в щель между двумя одинаковыми, наиболее гладкими из имевшихся в распоряжении (14в - класса по ГОСТ 2789- 73), плоскими стеклянными пластинами, плотно прижатыми друг к другу, образуя таким образом бесщелевой коллиматор. Угловое распределение выходящего излучения (см.фиг.1) измерялось с помощью получения рентгеновских кривых качания кристалла-анализатора, которым служил высокосовершенный монокристалл кварца в рефлексе (1011). Замещая одно из эталонных стекол другим из имевшегося набора образцов с известными параметрами Rz, измерения повторялись, и по их результатам строился градуировочный график зависимости Bz/Bt от Рг(см.фиг.2). Затем, для оценки шероховатости неизвестного образца, его также прижимали к одному из эталонных и повторяли вышеописанную процедуру измерений; по полученному значению (В2/В|)х с помощью графика на фиг. 2 определяли величину (Rz)x неизвестного образца. Она

о

оказалась равной 350 А. Степень неплоскостности образца оценивалась как разность между угловым разнесением пиков на фиг.1 и величиной 2# 6, и составила около 1.

Таким образом, продемонстрированы преимущества предлагаемого технического решения: применение многократного ПВО

.вместо однократного повышает чувствительность способа, по сравнению с известным, в несколько раз, поскольку небольшие уширения рентгеновского пучка при каждом

акте ПВО суммируются, накапливаясь к выходу бесщелевого коллиматора; для оценки качества сверхгладких зеркал указанный рост чувствительности особенно важен, т.к. в этом случае погрешности известных способов сравниваются (а иногда и превосходят) с измеряемой величиной, а метод контроля обязательно должен быть неразрушающим, т.е. механическая профиломет- рия не годится.

Что же касается одновременного определения не плоскости ости образца, то это - новая возможность, которой не было в известном способе, где измеряется только шероховатость поверхности.

Формула изобретения

Способ контроля качества поверхности, заключающийся в том, что рентгеновский пучок с известной угловой полушириной Bi направляют под углом $ из диапазона углов полного внешнего отражения на исследуемый образец, измеряют полуширину Bz зеркально отраженного пучка, и по ушире- нию Bz/Bi определяют параметр шероховатости RZ поверхности образца с помощью

градуировочной кривой зависимости Bz/Bi от RZ, котирую строят для набора эталонных образцов с известным значение м Rz, от-личающийС Я тем, что, с целью повышения чувствительности измерений

поверхностей высокого качества обработки

з ° (Rz Ј10 А) и обеспечения возможности

оценки неплоскостности поверхности за счет использования -многократного полного

внешнего отражения вместо однократного, рентгеновский пучок направляют в бесщелевой коллиматор, составленный из исследуемого образца и плоского зеркала с известным параметром Rz, в качестве параметра Bz используют сумму полуширин обоих рентгеновских пучков на выходе коллиматора, а о неплоскостности поверхности судят по разности углового расстояния между пучками на выходе коллиматора

и величиной 2 $ .

N , Ю иип/с

-ъ--I---1--I------

50о SO - 100 1SO -200 250 10U

Ф„.