СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕЗОНАНСНЫХ ЧАСТОТ И АМПЛИТУДЫ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ ТОНКИХ ПЛЕНОК Советский патент 1969 года по МПК H01J9/42 

Известен ряд способов измерения резонансных свойств тонких пленок, закрепленных на неподвижной рамке.

Так, металлические пленки возбуждают электростатическими силами с индикацией посредством измерения меняющейся величины емкости пленки относительно неиодвижного электрода. Для измерения резонансных свойств диэлектрических (например, стеклянных) тонких пленок известны косвенные методы, связанные с появлением в пленке нарушения или разрушения их. Это относится, например, к способу, в Котором основную частоту собственных колебаний вычисляют, зная силу натяжения и поверхностную плотность материала пленки. Кроме того, косвенные способы опенки резонансных свойств недостаточно точны.

По предлагаемому способу колебания пленки возбуждают звуковой волной, а cBoiicTea пленки опенивают по частоте и амплитуде колебаний светового луча, отраженного от колеблющейся пленки.

Этот способ обеспечивает возможность измерения с повышенной точностью параметров диэлектрических пленок без их разрушения.

Па поверхность исследуемой пленки воздействует плоская звуковая волна малой постоянной амплитуды в заданном диапазоне частот или при отдельных контрольных частотах, приводящая к малым колебаниям пленки. Вследствие незначительной интенсивности звукового поля (удельное давление до 5 duHJCM) изменений механических свойств пленок не ироисходит. Индикация амплитуды малых колебаний диэлектрических пленок (прогиб не более 1-2 мкм осуществляется оптическим способом по величине отклонения луча, отраженного от поверхности колеблющейся пленки.

Один из возможных вариантов устройства для осуществления предложенного способа непосредственной оценки резонансных свойств тонких стеклянных пленок может быть выполнен по схеме, показанной на чертеже.

Устройство состоит из возбудителя / колебаний исследуемой пленки 2 в диапазоне частот, оптического приемника 3, который регистрирует пропорциональные ам плитуде колебаний пленки изменения светового потока, отраженного ее поверхностью, и измерительного блока 4.

Для обеспечения измерений пленки с малыми прогибами оптический приемник должен

обладать высокой чувствительностью, что достигается при его построении по автоколлимационной схеме.

Свет от лампы 5 через конденсор 6 равномерно освещает левую половину растра 7,

Отразившись от поверхности исследуемой пленки, световой поток с помощью объектива 8 создает. автфш,л.ед 11 ционное изображение левой половины растра, совпадающее с правой его частью. Схема настроена так, что при неподвижной пленке светлые штрихи изображения совпад:атЬт е «т9 ными пттрихами растра.

Плоская звуковая волна, создаваемая возбудителем, питающимся от генератора 9 низкой; частоты, вызывает малые колебания стекляйной пленки, причем амплитуда колебаний пленки увеличивается с приближением частоты возбуждающего сигнала к частоте собственных колебаний пленки. Прогиб пленки приводит к периодическому смещению изображения щтрихов левой части растра 7 относительно щтрихов правой его части. Благодаря этому световой поток проникает через правую половину растра п, отразившись от зеркальной призмы 10, направляется на фотокатод фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) /У. На нагрузочном сопротивлении ФЭУ появляется переменное напряжение, величина которого пропорциональна амплитуде колебаний исследуемой пленки и позволяет судить о близости частоты возбуждающего поля к частоте собственных колебаний пленки. При максимальном отклонении стрелки вольтметра 12 фиксируется совпадение этих частот, значение резонансной частоты отмечается по шкале генератора 9. Амплитуду колебаний пленки на частотах ниже резонансной можно оценивать по показаниям вольтметра, отнесенным к резонаисной амплитуде колебаний.

Применение в качестве источника колебаний акустического возбудителя дает возможность оценивать резонансные свойства пленок в широком диапазоне частот (200-40 кгц), где при использовании специально разработанных электростатических или электродинамических возбудителей обеспечивается постоянство амплитуды звуковой волны.

Предмет изобретения

Способ измерения резонансных частот и амплитуды вынужденных колебаний тонких пленок, закрепленных на неподвижной рамке, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения параметров диэлектрических пленок без разрушения пленок и повышения точности измерений, колебания пленки возбулсдают звуковой волной, а свойства плепки оценивают по частоте и амплитуде колебаний светового луча, отраженного от колеблющейся пленки.