Устройство для измерения толщины и показателя преломления пленки

Устройство для измерения толщины и показателя преломления пленки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и является дополнительным к авт. св. № 1073568. Целью дополнительного изобретения является повышение точности измерений путем устранения влияния внешних световых помех. Линейно-поляризованный монохроматический световой поток от источника излучения, распространяющийся перпендикулярно к оси вращения предметного столика, проходит через последовательно установленные модулятор света, прозрачную пластину, четвертьволновую фазовую пластинку и поляризатор . Прозрачная пластинка ориентирована под углом 45 к четвертьволновой фазовой пластинке, отражает часть падающего на нее света -на фотоэлемент и преобразует линейную поляризацию светового потока в круговую, а установленный за нею поляризатор, формирует линейно поляризованный световой пучок с заданной плоскостью излучения . Диэлектрические пластинки ориентированы так, что свет падает на каждую из них под углом Брюстера ;для этой пластинки при длине световой i волны источника, а плоскости падения света на эти пластинки ортогональны, причем первая пластинка параллельна оси вращения предметного столика. Значения.коэффициентов отражения света , поляризованного в плоскости его падения на контролируемую пленку (Rgj) и перпендикулярно к этой плоскости (Rpj) определяются по формулам RSI s ,i , Rр Upi ,- , где и 5,-, Upj , UQ; - сигналы с фотодатчиков соответственно, зарегистрированные в один и тот же момент вре- :мени при значении угла падения света на пленку ч , К и К - постоянные коэффициенты. 2 ил. (П со to tc о 00 ел N

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gg 4 С 01 В 11/06! ВСЕ(;Щ ); р q

Ц,.,. ц

SNKJJg (gag

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1073568 (21) 3749615/25-28 (22) 01, 06. 84 (46) 07. 07. 87. Бюл. К- 25 (72) И. К. Смирнов, Т. В. Самойленко, P.M.Êñèð0B и А.В.Тюякпаев (53) 531.715.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1073568, кл. G 01 В 11/06, 1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ

И ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПЛЕНКИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и является дополнительным к авт. св. Ф 1073568. Целью дополнительного изобретения является повышение точности измерений путем устранения влияния внешних световых помех. Линейно-поляризованный монохроматический световой поток от источника излучения, распространяющийся перпендикулярно к оси вращения предметного столика, проходит через пос" ледовательно установленные модулятор света, прозрачную пластину, четвертьволновую фаэовую пластинку и поляризатор. Прозрачная пластинка ориентиD рована под углом 45 к четвертьвол„„80„„1322085 А 2 новой фазовой пластинке, отражает часть падающего на нее света .на фотоэлемент и преобразует линейную поляризацию светового потока в круговую, а установленный за нею поляризатор. формирует линейно поляризованный световой пучок с заданной плоскостью излучения. Диэлектрические пластинки ориентированы так, что свет падает на каждую из них под углом Брюстера

;для этой пластинки при длине световой

1 волны источника, а плоскости падения света на эти пластинки ортогонапьны, причем первая пластинка параллельна оси вращения предметного столика.

Значения коэффициентов отражения све- а та, поляризованного в плоскости его

Ю падения на контролируемую пленку (R g ) и перпендикулярно к этой плос кости (R,.) определяются по формулам С

$ / 1 01 Р1 Р1 / где U z,., U<; U ; — сигналы с фотодатчиков соответственно, s арегистрированные в один и тот же момент времени при значении угла падения света на пленку, К и К вЂ” постоянные

1 коэффициенты. 2 ил.

1322085

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для контроля толщины и показателей преломления прозрачных, оптически иэотропных пленок и является усовер5 щенствованием устройства по авт. св.

Р 1073568.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг.1 приведена блок-схема уст- IQ ройства, на фиг.2 — оптическая схема устройства.

Схема (фиг.2) содержит источник 1 света, четвертьволновую фазовую пластинку 2, модулятор 3 света, прозрач- 15 ную пластинку 4, фотоэлемент 5, прозрачную плоскопараллельную диэлектрическую пластинку 6, планку 7, прозрачную плоскопараллельную диэлектрическую пластинку 8, предметный столик 9, 20 поляризаторы 10-12, фотоэлементы 13 и 14.

Элементы 6, 8, 11-14 образуют измерительный блок 15, а осветительный блок 16 содержит элементы 2, 4, 5 и

10. Электромеханический привод 17 служит для поворота предметного сто-. лика 9 и планки 7 (0-0) — ось вращения предметного столика 9, < — угол падения света, Е, Е,, К, Е р — ЗО электрически векторы световой волны.

Между источником света и четвертьволновой фазовой пластинкой 2 установлен модулятор 3 света и проз,рачная пластинка 4, ориентированная под углом 45 к фазовой пластинке 2, фотодатчик 5 оптически связан с прозрачной пластинкой 4 через ее сторону, обращенную к источнику 1 света, прозрачная плоскопараллельная диэлек- yg трическая пластинка 6 расположена на планке 7 за диэлектрической пластинкой 8 и .ориентирована так, что перпендикуляр к оси вращения предметного столика 9, проходящий через центр ди- 5 электрической пластинки 8 и образующий с нормалью к ней в этом центре угол, равный углу Брюстера для этой пластинки при длине световой волны источника 1, проходит через центр диэлектрической пластинки 6 и образует с нормалью к ней в этом центре угол, равный углу Брюстера для этой пластинки при длине световой волны источника 1, а плоскости, в которых лежит этот перпендикуляр, и обе нормали ортогональны.

Устройство работает следующим образом.

Линейно поляризованный монохрома- тический световой поток от источника

1 излучения, распространяющийся перпендикулярно к оси вращения предмет.— ного столика 9, проходит на своем пути к этому столику через последова" тельно установленные модулятор 3 света, прозрачную пластинку 4, четвертьволновую фазовую пластинку 2 и поляризатор 10. Прозрачная пластинка 4 ориентирована под углом 45С к чет" вертьволновой фазовой пластинке 2 и благодаря этому отражает часть падающего на нее света на фотоэлемент

5. Фазовая пластинка. 2 преобразует линейную поляризацко светового потока в круговую, а установленный за нею поляризатор 10 формирует линейно по,ляризованный световой поток с заданной плоскостью поляризации. Отраженный контролируемой пленкой, размещенной на столике 9, модулированный световой поток проходит через две последовательно расположенные на планке 7 прозрачные плоскопараллельные диэлектрические пластинки 6 и 8, каждая из которых отражает часть падающего на нее света на соответствующий фотоэлемент 13 и 14. Диэлектрические пластинки 6 и 8 ориентированы так, что свет падает на каждую из них под углом Брюстера для этой пластинки при длине световой волны источника 1, а плоскости падения света на эти пластинки ортогональны, причем пластинка

8 параллельна оси вращения предметного столика.

При такой ориентации диэлектрическая пластинка 8 отражает только S а вторая только P-компоненту светового потока. Поляризаторы 11 и 12, установленные между диэлектрическими пластинками 6 и 8 и соответствующими фотоэлементами 13 и 14, предназначены для дополнительной фильтрации световых потоков с целью уменьшения погрешности, обусловленной возможной неточностью ориентации диэлектрических пластинок 6 и 8. Значения коэффициентов отражения света, поляризованного в плоскости его падения на контролируемую пленку (К „) и перпендикулярно к этой плоскости (Rр,.), U 5i определяются по формулам R ь1 I U э

Р1

R . = — — — — —, где Б,„Uр,, 2 0> сигналы с фотоэлементов соответствен1322085

3 но 13, 14 и 5, зарегистрированные в один и тот же момент времени при значении угла падения света на пленку у. 1, и k - постоянные коэффициенты, значения которых определяются 5 перед началом работы устройства с помощью тех же формул при y. = 90 без

1 пленки, когда весь световой поток от источника 1 излучения попадает в измерительный блок 15 и поэтому можно ® считать, что R = Rð = 1.

Толщина пленки рассчитывается по формуле

ИЛ

h — -" — ---- — — — — — -- — — — —-сС :„; -Я:"ы;>

1 т где и — угловые положения двух

1 1 произвольных максимумов интерференционной картины в зависимости от Кз(у);

И вЂ” разность порядков интерферен- 20 ции этих максимумов, и - показатель преломления пленки, который рассчитывается по формуле

n = tg ggp, где @6< — угол Брюстера,, определяемый на основании зависимости P5

R (у) по угловому положению абсолютного минимума этой зависимости. Формула изобретения

Устройство для измерения толщины и показателя преломления пленки по авт. св ° ¹ 10735á8, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, оно снабжено последовательно установленными между источником света и четвертьволновой фазовой пластинкой модулятором света и прозрачной пластинкой, ориентированной под углом 45 к фазовой пластинке, третьим фотоэлементом, оптически связанным с прозрачной пластиной через ее сторону, обращенную к источнику света, второй прозрачной плоскопараллельной диэлектрической пластинкой, размещенной на планке за первой диэлектрической пластинкой и ориентированной так, что перпендикуляр к оси вращения предметного столика, проходящий через центр первой диэлектрической пластинки и образующий с нормалью к ней в этом центре угол, равный углу Брюстера для этой пластины при длине световой волны источника, проходит через центр второй диэлектрической пластинки и образует с нормалью к ней в этом центре угол, равный углу Брюстера для этой пластины при длине световой волны источника, а плоскости, в которых лежит этот перпендикуляр, и обе нормали, ортогональны.

1322085

Составитель В.Климова

Техред A. Кравчук

Корректор Г.Решетник

Редактор А.Сабо

Заказ 2853/Зб

Тираж 6?7 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4