Устройство для контроля толщиныКРиСТАлличЕСКиХ плАСТиН ВпРОцЕССЕ дОВОдКи Советский патент 1981 года по МПК G01B11/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ

КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИН В ПРОЦЕССЕ ДОВОДКИ

нераторы опорных напряжений, .выходами связанные соответственно с первыми входами фазометра и синхронного детектора, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих селективных усилителей.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 положение интерференционных максимумов при различных толщинах кристаллической пластины (т - порядок интерференции, A-(j- рабочая длина волны света); окружностями, эллипсами и прямыми линиями обозначены соответственно круговая, эллиптическая и линейная поляризация света после компенсатора для длины волны Ар ; на фиг. 3 - форма и относительная амплитуда электрического сигнала на выходе фотоприемника в зависимости от азимута вращающейся четвертьволновой фазовой пластины для различных состояний поляризации света после компенсатора.

Устройство содержит источник 1 света, монохроматор, роль Которого может выполнить, например, светофильтр 2, линзу 3, поляризатор 4, кo 1пeнcaтop 5, помещенный в термостат б с защитными окнами 7 и 8, чевертьволновую Фазовую пластину 9, вращающуюся с круговой частотой (i) от электродвигателя 10, неподвижный анализатор 11, линзу 12 и фотоприемник 13. Электрическ.ий сигнал с Лотоприемника 13 разделяется на два. Один из них через селективный усилитель 14, настроенный на частоту 2 ой, поступает наодин из входов фазометра 15, Генератор опорного напря/хения, подаваемого на второй вхо гЪазометра 15, состоит из диска 16 с двумя отверстиями 17, расположенными по окружности через 180, лампы 18 накаливания и фтороприемника 19. Другой электрический сигнал через селективный усилитель 20, настроенный на частоту 4оу, поступает на оди .из входов синхронного детектора 21. Генератор опорного напряжения, подаваемого на второй вход синхронного детектора, состоит из того же диска 16, но с четырьмя отверстиями 22, расположенными по окружности через 90° и смещенными по радиусу относительно отверстий 17, лампы 23 . и фотоприемника 24.

Компенсатор 5 представляет собой две плоскопараллельные пластины из кристаллического кварца одинаковой толщины, заключенные в оправу (на фиг.Л не показана), наклоняющуюся вокруг горизонтальной оси. Пластины вырезаны параллельно оптической оси, ориентированы друг относительно друга так, что их главные сечения взаимно перпендикулярны и закреплены в оправе так, ч.то главное сеч ние одной из пластин паргшлельно

оси вращения оправы, т.е. горизон- тально. В .этом случае увеличение угла наклона компенсатора соответствует увеличению вводимой им ра.зности фаз.

Плоскости поляризации поляризатора 4 и анализатора 11 должны быть взаимно параллельны и составляют, углы главными сечениями контролируемой кристаллической пластины 25 и пластин компенсатора 5. Устройство работает следующим образом.

Интенсивность светового потока, падающего на фотоприемник 13, определяется следующей формулой: 5 I |O(A--B sin + C COS 4u)t) , (1)

где -,

0 6 - Sin6 ;

C - cosS-. 4Здесь Др - максимальная интенсивность светового потока, - суммарная разность фаз контролируемой пластины и компенсатора на длине волны Х.

Контролируемую фазовую пластину 25 помещают в термостат 6. Первоначально компенсатором 5 дополняют

0 дробную часть порядка интерференции контролируемой пластины 25 до значения 0,25 или 0,75, при которых свет, выходящий из компенсатора 5 поляризован по кругу. Критерием этого является отсутствие составляющей сигнала с частотой , наблюдаемой на синхронном детекторе 21. При этом показание компенсатора 5, предварительно отградуированного, дает

Q возможность определить дробную часть порядка интерференции кристаллической пластины 25.

Дробная часть порядка интерференции кристаллической пластины 25, а значит и избыток ее толщины, однозначно определяется, из одного показания компенсатора 5, соответств.ующего отсутствию составляющей электрического сигнала с частотой 4aj, одновременно регистрируя фазу составляющей электрического сигнала с частотой 2си.

Таким образом, введение четвертьволновой фазовой пластины, вращаемой JJ с постоянной частотой, и выполнение электронно-регистрирующего блока двухканальным позволяет значительно упростить процесс контроля и повысить его точность. i

Формула изобретения

Устройство для контроля толщины кристаллических пластин в процессе доводки, содержащее последовательно устаустановленные и оптически связанные источник света, монохроматор, поляризатор, компенсатор, анализатор и фотоприемник, электронный регистрирующий блок, отличающеес тем, что, с целью повышения точност измерений, оно снабжено четвертьволновой фазовой пластиной, установленной перед анализатором с возможностью вращения с постоянной частотой вокруг оптической оси, а регистрирующий блок выполнен в виде двухканальной cxei«3, один из каналов которой содержит селективный усилитель, настроенный на удвоенную частоту вршаения пластины, и фазометр, а другой - селективный усилитель, настроенный на учетверенную частоту вращения пластины, и синхронный детектор, и оба канала содержат генераторы опорных напря жений, выходами связанные соответственно с первыми входами фазометра и синхронного детектора, вторые входы которых подключены к выходам соответствую1дих селективных усилителей.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 344265, кл. G 01 В 11/06, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР 121240, кл. G 01 В 11/06, 1959 (прототип).

S

m-Jтm- 1

ЛЛЛ

Лд

О

ЛАА

Л

/У7-/ IQ /Пffj.)

ЛАЛ

ЛАл

Т-/m/rr- /

I Vt А A

ff

Jl/Tt Ha 9олнь1 фиг.2

ь

Азимдт фазово и п/ ае/пиил

.3