Способ определения показателяпРЕлОМлЕНия пРОзРАчНыХ СлОЕВпЕРЕМЕННОй ТОлщиНы Советский патент 1981 года по МПК G01N21/45 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ СЛОЕВ ПЕРЕМЕННОЙ ТОЛЩИНЫ слоев с произвольным распределением толщины. Указанная цель достигается тем, что способе определения показателя преломления прозрачных слоев переменной шины, включающем регистрацию интерференционной картины, в слое, нанесенном на подложку, дополнительно регистрируют интерференционную картину в зазоре между наружной поверхностью слоя и поверхностью образцовой стеклянной детали, кру тизна которой равна по модулю и проти-г воположна по знаку крутизне поверхности подложки,, определяют в любом сечении функции оптической разности хода в слое Д(р)и в зазоре между поверхностями слоя и образцовой стеклянной детали Лг(р.) вы числяют производные в любой точке выбранного сечения d/ / pHdij/dp, а о показателе преломления слоя в выбранной точке Судят по формуле dA2/dp На фиг. 1 и 2 изображены принципиаль ные оптические схемы регистрации интерференционных картин в слое переменной толщины и в зазоре между поверхностями слоя и образцов детали соответствен- НО1 на фиг. 3 и 4 - интерференционные картины в слое и в зазоре между наружной поверхностью слоя и сферической поверхностью образцовой стеклянной детапи; на фиг. 5 и 6 - соответствующие этвм интерферещионным картинам функцщи оптической разности хода для выбранного сечения. Прозрачный слой 1 переменной толщины, нанесенный, например на сферическую поверхность подложки 2, освещается монохроматическим светом источника 3, Удобно использовать в этом случае пере- мещакяцкйся экран 4 с/отверстиями, ниж няя сторона которого является диффузнорассеиваюцей. При быстром и непрерывном перемещении такого экрана он становится как бы протяженным полупрозрачным осветителем, через который с помощью объектива 5 на пленке 6 регистрируется интерференционная картина в слое 1. Далее на наружную поверхность слоя i на кладывают образцовую прозрачную деталь 7, поверхность 8 слоя которой имеет кру тизну, равную по модулю и противоположную по знаку крутизне поверхности подлож ки, на которую нанесен слой 1. Интерференционные картины 9 и 10 регистрируют ся на пленке 6. Для повышения контраста интерференционной картины 1О наружная поверхность слоя 1 может быть покрыта тонкой пленкой металла, например алюми. ия или серебра, которую затем можно легко счистить. fCpoMe того, при регистрации интерференционной картины 10 можно деталь 7 установить п некоторым малым зазором относительно наружной поверхнрсти слоя 1, чтобы исключить возможность повреждения слоя в месте контакта. Для определения показателя преломления П слоя в любой его точке, необходимо определить функции разности хода BI слое и в воздушном зазоре в любом сечении, проходящем через выбранную точку. На фиг. 3 и 4 это сечение обозначено прямой Of). Функции разности хода в слое Д(р|и в зазоре между поверхностью слоя и поверхностью 8 образцовой детали Д2 Р)определяются путем измерения координат полос в выбранном сечении. Кроме того, функции Л ( р ) и JU2 { р) могут быть записаны с помощью следующих выражений: Htlp),(1) U2(p) 2.to-t(p),(2) где t. р ) - геометрическая тошцина слоя вдоль нормалей к поверхности подложки; {р ) - координата точек вьтбранного сечения; . . iO - иостоянная величина. Дифференцируя выражения (1) и (2), получим расчетную формулу для определения п слоя: dй(pм) 5Л21ри) где PJ - координата поспедуемой точки Производнье функции ) к (р) можно определить графически. В этом случае формулу (3) можно переписать в следующем виде (4) «% f где Э 02- углы наклона касательных к графикам Д.(Р)к Д (р ) в выбранной точке с координатой Рм (фиг. 5 и 6). Способ опробован экспериментально на слое моноокйси кремния ( SfO ), нанесен58ном на сферическую поверхность плосковогнутой линзы из стекла К8. Такие слон широко применяются аля взготовпения асферических поверхностей методом нанесения дополнительного слоя вещества в вакууме, и решение задачи высокоточного намерения показателя преломления таких слоев имеет в настоящее время важное практическое значение. Измерение кЬординат полос в радиальном сечении выполняется по фотопленке интерференционных кар тин с помощью измерительного микроскопа УЙМ-21, 3|атем строятся кривые Д(р и Д2(Я) ® нескольких точках сечения оп ределяется показатель преломления слоя по формуле (4). Точность измерения по данному способу зависит в основном от погрешности опредвпе1шя коорди1шт интерференционных полос в выбранном сечении и составляет примерно 1%, что в несколько раз точнее по сравнени ю с измерением слоев с произвольным распределением тошцины известными способами. Формула изобретения Способ определения показателя преломления прозрачных слоев переменной толщины, включающий регистрацию интерферен 2 ционной картины в слое, нанесенном на подложку, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения показателя преломления слоев с произвольным распределением толщины, дополнительно регистрируют интерференционную картину в зазоре между наружной пов:ерхностью слоя и поверхностью образцовой стеклянной детали, крутизна которой равна по модулю и противоположна по знаку крутизне поверхности подложки, определяют в любом сечении функции оптической разности хода в слое Д (р) и в зазоре между поверхностями слоя и обрйзцовой стеклянной детали Лд (р)|Вычисляют производные в любой точке выбранного сечения ndij/ P о показателе преломления слоя в выбранной точке судят по формуле du.,/dp tt р Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 3 i Крыпсша Т. Н, Интерференционные покрытия. Л., Машиностроение, 1973, с. 194-196. 2. Авторское свидетель гтЕО СССР по аайвке 1 2553618/18-25, кя. G 01 N 21/46, 1977 (прототип).