Устройство для контроля скорости осаждения пленки в процессе вакуумного испарения вещества Советский патент 1974 года по МПК H03K13/20 

1

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для контроля скорости осаждения пленок в процессе вакуумного испарения, работающим но принципу измерения изменеиий частоты .кварцевого резонатора, происходящих под действием массы пленки, наиесенной на его поверхность.

Известно устройство для контроля скорости осаждения пленки в процессе вакуумного испарения вещества, содержащее кварцевый резонатор, помещенный в зоне осаждения пленки п соединенный через измерительный генератор с одним входом смесителя, другой .вход которого подключен к выходу эталонного гене|ратора, выход смесителя соединен со входом формирователя импульсов и генератора тактовых импульсов.

Однако В известном устройстве чувствительность .измерителя скорости зависит от диапазона толщин наносимых пленок, кроме того, необходимо применение высокочувствительных УПТ, сложность изготовления которых создает известные технические трудности.

С целью упрощения устройства .и повышения его быстродействия в него введены iipoичный триггер в счетном режиме, два троичных триггера в режиме раздельного запуска, схема переноса кода, дешифратор, интегрирующее устройство и стрелочный измерительный прибор, причем выход формирователя имоульсоВ соединен со счетным входом 11роичиого триггера в счетном режиме, три выхода которого через схему переноса кода соединены с тремя входами троичного триггера в режиме раздельного запуска, три выхода которого подключены ко .входам дешифратора, два выхода последнего соединены с двумя входами второго троичного Т1риггера в режиме раздельного запуска, а его два выхода соединены интегрирующее устройство со стрелочным прибором, выход генератора тактовых импульсов соединен соответственно с третьим входом второго Т|роичного триггера в режиме раздельного запуска и входами «Сброс

Т|р01Ичного триггера в счетном реж:име и схемы переноса кода.

На чертеже .представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит кварцевый резонатор

1, помещенный в зоне осаждения пленки, который соединен с изме|рительным генератором 2, выходы измерительного генератора и эталонного генератора 3 соединены со входом смесителя 4, а его выход со входом формирователя 5 импульсов; вход формирователя 5 импульсов соединен со счетным входом 6 троичного триггера 7 в счетном режиме, три выхода которого через схему 8 переноса кода соединены с тремя входами iipon Horo триггера 9 в режиме раздельного запуска, Т1ри

выхода которого соединены с тремя входами дешифратора 10, два выхода .последнего - с двумя входами 11 и 12 второго троичного триггера 13 в режиме раздельного запуска, два выхода 14 и 15 которого Соединены через .интегрирующее устройство 16 со стрелочным изме|рительным итрибором 17; выход генератора 18„тактоВых импульсов соединен соответственно ic третьим входом 19 второго Т1раичного три-ггера 13 в режиме раздельного запуска и входами 20 и 21 «Сброс троичного триггера 7 в счетном режиме и схемы 8 переноса кода.

Устройство .работает следующим образом.

Кварцевый резонатор 1 помещают в зо:ну осажден1ия пленки, нр-и этом его собственная частота понижается, изменяя частоту колебаний измерительного генератора 2, сигнал с него .поступает в смеситель 4, в котором он смешивается -с колебаниями эталонного генератора 3, на выходе -смесителя 4 получается сигнал .низкой частоты, величина которой иропорциональна толщине лленки. С выхода смесителя 4 сигнал 1поступает на вход формирователя 5 импульсов, где лреобразуется в прямоугольные импульсы той же частоты, поступающие на Счетный вход 6 троичного триггера 7 в счетнр.м ре., на вход 20 «Оброс триггера 7 поступают; тактовые .импульсы от генератора 18 тактфых импульсов.

Троичный триггер 7 в счетном режиме может находиться в одном из трех состояний: нулевое «О состояние т ритге ра 7 в счетном режиме .после прохождения тактового |ИМ.пульса, «+1 состояние троичного триггера 7, следующее за -нулевым, «-1 состояние, предшествующее нулевому. После пересчета импульСов, поступающих с фор.мирователя в .момент прихода тактового импульса, троичный триггер 7 может находиться в любом из трех состояний (-1, О, -|-1).

Если троичный триггер 7 находится в состоянии «-1, то в момент прохождения тактового импульса схема 8 переноса кода переносит число, имеющееся в троичном триггере 7, в тро.ичный триггер 9, который находится в режиме раздельного запуска, а триггер 7 переходит в .нулевое состояние.

Если в момент прихода следующего тактового импульса троичный триггер 7 находится в таком же состоянии, как и в момент прихода предыдущего тактового импульса, то состояние троичного триггера 9 не изменяется, и «а выходе троичного триггера 9 импульс не возникает.

Если же количество импульсов за период между тактовыми импульсами изменяется, например увеличивается на один, то троичный триггер 7 перейдет в положение «О. В этом случае в момент переноса кода из троичного триггера 7 в Т ро;ИЧный триггер 9 на выходе последнего появляется импульс. .Дешифратор 10 передает импульс на .вход 11 тригге|ра 13, если в нем находится на одии им.пульс больше, или на вход 12 троичного триггера 13, если в нем на один импульс меньше.

После воздействия тактовых импульсов на тро.ичный триггер 13 напряжения на выходах 15 и 14 равны, ток, проходящий через стрелочный изме|р.итель1ный прибор 17, равен нулю, импульс, переданный со схемы вычитания на ВХОД 11 Т|роичного тр.иггера 13, опрокидывает его, на выходе 14 появляется напряжение, а через стрелочный измерительный прибор 17 протекает ток. Если .импульс поступает на вход 12, то через прибор 17 .протекает ток противоположного Направления. Если частота возрастает непрерывно, то импульсы с дешифратора 10 поступают чаще на вход 11, чем на вход 12.

Среднее значение тока На выходе интегр1Ирующего устройства 16 пропорИ)Ионально скорости изменения частоты. Для сигнала с постоянной частотой вероятность поступления импульсов на вход 12 или 11 равна, поэтому среднее значение тока, проходящего через стрелочный измерительный прибор 17, равно нулю.

Время между двумя тактовыми импульсами должно быть выбрано таким образом, что разница числа импульсов за два соседних та-ктовых периода не превышает ±1 .импульс, при этом показания стрелочного измерительного прибора 17 пропорциональны скорости изменения частоты. Исходя из этого услов.ия, определяют Т)ребования к выбору частоты F генератора 16 тактовых импульсов « определяют максимальное значение скорости .изменения частоты, которое может быть изимерено предлагаемым устройством при фиксированном значении Р.

Период генератора тактовых импульсов раВен

т -.

Количество импульсов h, прошедших за время Т, равно

n i,

где I/ - частота сигнала, поступающего на вход троичного триггера в счетном режиме.

Точность подсчета числа импульсов равна ±1 импульс вследствие дискретности счета. Однако при постоянной частоте измеряемого сигнала появление отклонения в +1 .или -I импульс равновероятно, поэтому если усреднить количество отклонений за м.ного пе|р.иодов опроса, то средняя величина отклонения равна нулю.

(В случае, если частота измеряемого сИГнала f возрастает, среднее количество импульсов за каждый последующий период опроса также возраСтает, при этом ве)роятность .появления отклонений на +1 импульс также возрастает и средняя величина отклонения не равНа нулю. Аналогично при уменьшении частоты

f возрастает вероятность появления отклонения на -1 импульс. Если определить насколько частота появления Отклоиения на +1 импульс превышает частоту отклонения «а -1 импульс, то можно определить скорость изменения частоты. Количество импульсов п: за один период тактового генератора равно

n. i

за -последующий период

/+А/

п.,

и т.д.,

где of - изменение частоты за В|ремя

т /.

изменение количества импульсов Ал за период опроса составляет

Д/г /tj - /tj - .

Скорость изменения частоты

&f.F, но Af f-Д/г,

поэтому

F.n dt

или прм

Ли - 1 Р

6

т. е. диапазон измеряемых скоростей изменения частоты .или цена шкалы измерителя скорости зависит от частоты апроса.

Предмет изобретения

Устройство для конт|роля скорости осаждения пленки в процессе вакуумного испарения веш,ества, содержащ.ее кварцевый резОПатор, помещенный в зоне осаждения иленки и соединенный через измерительный генератор с одним входом смесителя, другой вход которого подключен к выходу эталонного генератора, выход смесителя соединен со входом форми рователя импульсов и генератора тактоВых импульсов, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его быстродействия, в него введены троичный триггер в счетном режиме, два троичных триггера в режйме раздельного запуска, схема нереноса кода, дешифратор, интегрирующее устройство и стрелочный измерительный прибор, причем выход формирователя импульсов соединен со счетным входом троичного триггера в счетном режиме, три выхода которого

через схему переноса кода соединены с тремя входами троичного триггера в режиме раздельного запуска, три выхода которого подключены ко входам дешифратора, два выхода /последнего соединены с двумя входами второго Т|роич1ного триггера в режиме раздельного запуска, два выхода последнего соединены через интегрирующее устройство со стрелочным прибором, выход генератора тактовых импульсов соединен соответственно с третьим входом

второго троичного триггера в режиме раздельного запуска и входама- «Сброс троичного тригге|ра в счетном режиме и схемы переноса кода.