ВСЕСОЮЗНАЯ jШШНЫШЕ-Ш'*"я, н..,. ...^..^•(.gi| pf ^1 |L*^ili.t ^, . j . •ПАТЕНЬИБЛ{'Ю'ГГКА Советский патент 1971 года по МПК G01N22/02 G01B15/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике.

Известен способ контроля толщины и дефектов в изделиях из диэлектрических материалов, заключающийся в том, что от излучателя на поверхность контролируемого изделия направляют под углом узкий пучок электромагнитных волн СВЧ диапазона и фиксируют приемной антенной отраженные от границ раздела электромагнитные пучки. При этом по расстоянию между лучами, отраженными от передней и задней границ раздела, определяют с учетом угла падения и коэффициента преломления толщину диэлектрического слоя, а наличие дополнительного пучка между ними свидетельствует о дефекте в контролируемом материале, причем положение пучка определяет глубину залегания дефекта.

Однако известный способ не обладает достаточной чувствительностью, точностью и надежностью контроля вследствие потерь энергии на границе раздела в результате отражений, а также за счет амплитудно-фазовых искажений, обусловленных взаимодействием электромагнитных пучков, отраженных от границ слоя. Появление этих искажений является .неизбежным вследствие конечности размеров пучков электромагнитной энергии, формируемых в СВЧ диапазоне. Это проявляется тем

сильнее, чем меньше измеряемая толщина диэлектрического слоя.

С целью повышения чувствительности и точности контроля, особенно изделий малой толщины, по предлагаемому способу на поверхность контролируемого изделия, обращенную к излучателю, устанавливают согласующую пластину из диэлектрического материала с толщиной, определяемой по формуле:

л (2п + 1)

4 г.; - Sin- Y

где /. - длина волны электромагнитного излучения;

ф - угол наклона оптической оси электромагнитного пучка относительно нормали к поверхности изделия; Sc - диэлектрическая проницаемость материала согласующей пластины; -целое число (0,1,2,3, ... п).

С целью повышения надежности определения дефектов по предлагаемому способу на противоположную по отношению к излучателю поверхность контролируемого изделия устанавливают дополнительную согласующую пластину, параметры которой выбирают аналогично параметрам основной пластины.

способ контроля толщины диэлектрического слоя; на фиг. 2 - то же, при контроле на наличие дефектов.

Электромагнитное излучение СВЧ диапазона направляется по волноводу к излучателю /. Излучатель формирует пучок электромагнитной энергии с ярко выраженным максимумом интенсивности в поперечном сечении, совпадающим с направлением распространения. Электромагнитный пучок под углом ф направляется через согласующую пластину 2 на контролируемый слой 3. Если параметры согласующей пластины выбраны так, чтобы ее диэлектрическая проницаемость равнялась средней геометрической из диэлектрических проницаемостей свободного пространства и контролируемого изделия, тангенс угла потерь был минимален, а толщина находилась в соответствии с приведенной выще формулой, то передняя граница контролируемого слоя становится неотражающей: вся энергия падающей волны переходит в контролируемый слой. Приемноиндикаторная антенна 4, перемещаемая механизмом 5, осуществляет поиск и фиксацию максимума отраженного от задней границы слоя пучка в плоскости, перпендикулярной оптической оси пучка. Положение максимума интенсивности относительно начала отсчета даст линейную величину а, по которой с учетом угла падения первичного пучка и показателя преломления материала контролируемого изделия из простых геометрических построений определяется искомое значение толщины контролируемого слоя.

Добавление дополнительной согласующей пластины с противоположной по отнощению к излучателю стороны контролируемого изделия приводит к устранению также пучка, отраженного от задней границы раздела слоя так, что сигнал от дефекта 7 будет выделяться в «чистом виде, говоря наиболее точно о его геометрии, пространственном расположении или

глубине залегания. Согласующая пластина 6 имеет параметры, аналогичные параметрам основной пластины 2. Индикация сигнала о наличии дефекта может осуществляться любым известным способом.

Предмет изобретения

1.Способ контроля толщины и дефектов в изделиях из диэлектрических материалов, заключающийся в том, что от излучателя на поверхность контролируемого изделия направляют под углом узкий пучок электромагнитного излучения СВЧ диапазона и фиксируют

приемной антенной отраженные от границ раздела пучки электромагнитного излучения, отличающийся тем, что, с целью повыщения чувствительности и точности контроля, особенно изделий малой толщины, на поверхность контролируемого изделия, обращенную к излучателю, устанавливают согласующую пластину из диэлектрического материала с толщиной, определяемой по формуле:

л (2п + 1)

U - ,

4 у ЕС -sln2(p

где 7. - длина волны электромагнитного излучения;

Ф - угол наклона оптической оси электромагнитного пучка относительно нормали к поверхности изделия; ;,;. - диэлектрическая проницаемость материала согласующей пластины; п - целое число (0,1,2,3, ).

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности определения дефектов, на противоположную по отношению к излучателю поверхность контролируемого изделия устанавливают дополнительную согласующую пластину, параметры которой выбирают аналогично параметрам основной пластины.

yr

индикатору

763

Ч 7 s :

, / / /

От сеиерато/}а