Сканирующее интерференционное устройство с компенсацией фона

Сканирующее интерференционное устройство с компенсацией фона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СКАНИРУЮЩЕЕ ЙНТЕР1ФЕРЕНЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО С КОМПЕНСАЦИЕЙ ФОНА, содержащее источник излучения, делитель излучения на два 1 анала и установленные в каждом канале концевой отражатель, включающий в себя сферическое зеркало, а в одном . на каналов - .блок формирования двух взаимно дополняющих интерференционных , картин о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности и помехоустойчивости измерений, блок формирования двух взаимно дополняющих интер ференционных картин выполнен в виде . отражающей маски с выступами и впадинами , маска установлена в фокусе одного ; из сферических зеркал, площадь выступов маски по световому полю равна площади i : впадин, высота выступов равна 1/4 дли; ны волны излучения, а ширина выступов О) и впадин превышает размер изображения объема в плоскости маски. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1048307

3(51) G 01 В 9102; С 01 Х 3/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(21) 3442867/18-25 :- излучения, делитель излучения на два (22) 27,05.82 канала и установленные в каждом ка(46) 15.10.83. Бюл. М 38 - нале концевой отражатель, включаюший (72) В,С.Бернухов, ВЛ.Журавлев, . в себя сферическое зеркало, а в одном

В.Г.Панькин и В.Н.Федоринин . иэ каналов - блок формирования двух (7 1 ) Специальное конструкторско-тех-,:-взаимно дополняющих интерференционных нологическое бюро специальнрй электро- картин о т л и ч а ю ш е е с я тем, ники и аналитического приборостроения, что, с целью увеличения точности и поСибирского отделения АН СССР .. : мехоустойчивости измерений, блок форми(53). 535.853.4(088.8): . "рования двух взаимно дополняющих интер (56) 1. Sonderson R., SScott H, jj jqg ференционных картин выполнен в виде

: resolut loni for infrared jnterfего- . отражаюшей маски с выступами и впади:meter. Appl . 0pt, 1971, v. 10,- е 5 . нами, маска установлена в фокусе одного р- 10971102. из сферических зеркал, площадь выступов

2° . Авторское свидетелwrso CCCP . маски по световому нолю равна плошади 77982 za Q J 3 26» 108) . впадин, высота выступов равна 1/4 дли:(54) (57) СКАНИРУЮШЕЕ ИНТЕР-;- ны волны излучения, а ширина выступов !

ФЕРЕН11ИОННОЕ УСТРОЙСТВО С КОМ и впадин превышает размер изображения .ПЕНСАБИЕЙ ФОНА, содержашее источник объема в плоскости маски, 48307 2 лов - блок формирования двух взаимно дополняющих интерференционных картин, блок формирования двух взаимно дбпопняюших интерференционных картин выполнен в виде отражающей маски с выступами и впадинами, маска установлена в фокусе одного иэ сферических зеркал, площадь выступов маски по световому полю равна площади впадин, высота выступов равна

1/4 длины волны излучения, а ширина

-;выступов и впадин превышает размер изображения объекта в плоскости маски.

На чертеже показана функциональная

:схема устройства. схема устройства.

Устройство содержит диафрагм у входного отверстия 1, установленную в фокальной плоскости коллимирующего объектива

2, светоделитель 3, имеющий светодели- тельные покрытия, плоское зеркало 4, два концевых отражателя типа кошачий глаз, состоящие соответственно из сферических или параболических зеркал

5 и 7 (в первом. отражателе - маски 6, 5 а во втором - плоского зеркала 8) форсирующего объектива 8 и фотоприемника 10. Элементы 6 и 8 установле- „ ны,в фокальных плоскостях зеркал 5 и

7, а фотоприемник 10 в фокальной плоскости объектива 9.

Устройство работает следующим образом.

1 10

Изобретение-относится к оптико-интерференционным средствам измерейий и может быть использовано для исследования малоразмерных (точечных) объектов интерференционными методами, когда объект находится на протяженном фоне.

Известны интерференциониые ус poNc ва, содержащие источник излучения, деament изпучения на два каната и установленные в этих каналах концевые отражатели и фотоприемиИк выходного излучения (1 ) .

Недостатком таких устройств является низкая:. точность измерений, так как невозможна компенсация светового фона при исследовании малоразмерных объектов, когда объект йаходится на протя- . женном световом .фоне, плошадь которого значительно больше площади, занимаемой объектом.

Наибопее близким к предлагаемому явпяется . .сканирующее интерференционное устройство с компенсацией фона, содержащее источник излучения, делитель излучения на два канапа и установленные в каждом канаде концевой отражатель, включающий в себя сферическое зеркало, а в одном из каналов - блок формирования двух взаимно допопняюпшх интерференционных картин (2 ), Компенсация фона в известном устройстве основана„на взаимодействии двух - взаимно допопняющих интерференционных картин; получаемых с помощью растров, входящих в блок формирования этих картин и установленных в каждом канале устройства. При этом растры выполнены в виде прозрачных и непрозрачных полос, ширина полос больше размера иэображения, а положение полос относительно оптической оси одного растра обратно положению полос второго растра

Недостатками известного устройств твпяются низкая точность и помехоуо тойчивость измерений, обусловленные потерей половины лучистой энергии при формировании интерференционных картин и высокой чувствительностью оптической схемы устройства к угловым смещениям отражателей.

Цель изобретения - увеличение точности и помехоустойчивости измерений.

Поставленная цель достигается тем, %to в сканирующем интерферометре с компенсацией фона, содержащем источник излучения, делитель излучения на два канала и установленные в каждом канале концевой отражатель, включающий в себя сферическое зеркало, а в одном иэ канаСветовой поток, несущий информацию об исследуемом объективе, фокусируется

35 во входном отверстии 1 и расходящимся пучком направляется на объектив 2. Сколлимированный объективом 2 световой пучок делителем 3 делится на два пучка одинаковой интенсивности, которые направляются по каналам а и б. Идущий по одному каналу пучок зеркалом 4 направляется на зеркало 5, которым фокусирует- ся в плоскости маски 6, отражается от

45 нее и зеркалами 5 и 4 направпяется на светоделитель 3, Световой пучок, идущий ,по второму каналу, зеркалом 7 фокусиру-! ется в плоскости зеркала 8, отражается от него и зеркалом 7 направляется на светоделитель 3, интерферирует с пучком

t прошедшим по второму каналу. Обьектив

9 фокусирует пучок в плоскости чувствительного слоя фотоприемника 10, который регистрирует суммарный интерференционный сигнал, Сканирование разности хода про55 изводится возвратно-поступательным перемещением одноге из отражателей типа

"кошачий глаз, например одновременнным перемещением зеркал 7,8.

3 1048307

Переменная составляющая дпя фиксиролн ванной длины волны светового потока от она, выходящего из интерферометра, описывается выражением ля

3 = 3+3 где(- световой поток, входящий в ино терфероме тр;

Я .- фиксированная длина волны( д -: разность хода между интерфирируруюшими пучками, идущими по первому и второму каналам, Ь - удвоенная высота межу выступаО ми и впадинами фазовой маски.

Переменная составляющая светового потока от объеКта определяется, как

3 = Э 4+cog (2 J

Суммирование выражений (1) и (2) дает попный световой поток, выходящий Й иэ интерферометра от объекта и фона 25

В том случае1 когда высота между выступами и впадинами фаэовой маски равна,.1/4 фиксированной длины BofIHbI фонового потока, т.е.д =л/2, дпя любого положения сканирующего отражателя ве-. ш"а соБ —,Равна нулю, и переменный ./Ы о

h ходкой сигнал фотоприемника опредеется только переменной t составляющей по ока от объекта. Если световой поток от фона имеет сложный спектральный состав, то для дпин волн, не удовлетворяющих условию д.„= Л /2, переменный выходной сигнал фотоприемника зависит не топько от переменной составляющей потока от объекта, но и от,переменной составляющей потока от фона. °

Максимальная величина потока от фоно оропоринонвпьнв ccs (й) н доооигвет этого значения при coS

71

Например, дпя спектрапьного диапазон

0,5 - 1,2 мкм, д = 0,4 мкм и равномерного спектрального распределения потока от фона она равна нулю для

l = Ов8 мкм и возрастает. на концах спектрального диапазона до 0,5, В случае неравномерного спектрапьного распределения фонового потока, выбирая соот-.

° ветствуюшие значения Дс, можно обеспечить эффективную компенсации фора.

Предлагаемое устройство позволяет производить измерение параметров слабосветяшихся объектов на сильном фоне и по сравнению с прототипом в нем уменьшены потери светового потока, упрощена конструкция, увеличена точность и помехозащищенность от внешних механических воздействий.

ВНИИПИ Заказ 7916/46 Тйраж 602 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4