Устройство для выявления оптических неоднородностей прозрачных образцов1ая

Устройство для выявления оптических неоднородностей прозрачных образцов1ая

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

30I60I

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 18.Х!.1969 (№ 1376930/18-10) МПК G Oln 21/32 с присоединением заявки №

Комитет по делам

Приоритет

Опубликовано 21 IV.1971. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 2.И.1971 изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 543.436(088.8) Антс ры изобретения А. Е, Волпянский, В. И, Забелышенский, М. И. Иглицыч, К. К. Колосовский, А. Г. Лагутин, М. Г. Косаганова и В. Б. Дорофеева

Заявитель

Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ

НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ПРОЗРАЧНЫХ ОБРАЗЦОВ

Изобретение относится к контрольно-регистрирующей аппаратуре для исследования физических параметров материалов оптическим путем.

Известны разнообразные устройства для выявления оптических неоднородностей как жидких, так и твердых сред, содержащие источник света с оптической системой, формирующей узкий световой пучок, просвечивающий образец и регистрирующии блок на выходе светочувствительного приемника, воспринимающего световой поток, прошедший исследуемый образец. Для выполнения локального анализа необходимо сканирование образца, что в известных устройствах обеспечивается укреплением образца на подвижном держателе.

Для выявления оптической неоднородности, связанной с дефектами структуры в кристаллах или примесями в полупроводниках, необходимо использование когерентного монохроматического светового пучка строго определенной длины волны, соответствующей данному исследуемому материалу или примесям в нем. Отсюда необходимо применение лазера в качестве источника света.

Чтобы обеспечить исследование микронеоднородностей, в первую очередь микродефектов в полупроводниках, в предлагаемом устройстве образец размещен с возможностью перемещения в плоскости, совпадающей с плоскостью наименьшего сечения узкого светового пучка, сформированного, например, с помощью линзового коллектива с сопряженными фокусами, а механизм перемещения держателя образца соединен через программирующий блок с тактовым генератором, управляющим релейной схемой, через которую регистрирующий блок подключен на выход светочув1С ствительного приемника.

Кроме того, для обеспечения возможности непосредственной отбраковки некачественных образцов регистрирующий блок может включать фазочувствительную схему сравнения, на

15 один из входов которой подключен источник эталонного напряжения, соответствующего заданному уровню светопропускания образца.

На чертеже показана принципиальная блоксхема описываемого устройства.

20 Непрерывное излучение монохроматического источника света (лазера) 1 модулируется по амплитуде модулятором 2 и от наклонного зеркала направляется в формирователь светового пучка 3, состоящий из линзового коллек25 тива с сопряженнными фокусами для формирования с малыми потерями светового потока пучка, имеющего наименьшее сечение, равное

20 — 30 лкм, причем в этом сечении пучок сохраняет свою строгую параллельность на дли30 не 5 — 7 илт. В плоскости, совпадающей с пло3Oj60l скос ью наименьшего сечения светового пучка, расположен с возможностью перемещения образец 4 оптического материала, закрепленный в держателе 5. Держатель с образцом установлены на предметном столике 6, который перемещается в прямоугольных координатах с помощью электропривода 7 шагового сканирования и электропривода 8 построчного сканирования. Световой поток, прошедший через образец 4 и ослабленный за счет поглощения примесями в образце или другими неоднородностями материала, через оптическую систему 9 с большой кратностью увеличения поступает на светоделительное устройство, где разделяется на два потока.

Один из потоков направляется на светочуьствительпый приемник 10, а другой — на фотокатод передающей телевизионной трубки 11, работающей совместно с телевизионным приемником 12.

Сигнал со светочувствительного приемника

10, пропорциональный величине пр опускания (поглощения), поступает на вход электронного усилителя 18.

Усиленный сигнал через регистрирующий блок 14 поступает на вход самопишущего прибора 15 и цифропечатающего устройства 16.

Регистрирующий блок 14 подключен к блоку питания 17. Для программного сканирования в прямоугольных координатах регистрируюший блок 14 подключен к программирующему блоку 18, который осуществляет программное управление электроприводами шагового и построчного сканирования.

Таким образом, образец автоматически перемещается (сканирует) относительно неподви>кного светового пучка лазера. Самопишущий прибор 15 непрерывно, а цифропечатаюшее устройство (б в зависимости от выбранного режима измерения регистрируют полученную информацию о распределении и величине микронеоднородности примсси в образце оптического или полупроводникового материала.

Вместе с тем на телевизионном приемнике анализируется картина дефектности образца, характер и размер микродефектов, распределенных по площади и толщине исследуемого образца, распределение примеси и ее неравномерность, расположение и характер полей напряжения в материале образца, а также ряд других структурных дефектов оптического или полупроводникового материала.

Регистрирующий блок 14 содержит релейную схему, интегратор, тактовый генератор, фазочувствительную схему сравнения, эталонный источник напряжения, стрелочный прибор — индикатор эталонного напряжения, триггерную схему синхронизации и кнопочное устройство оперативных переключений.

Программирующий блок 18 содержит числоимпульсную схему с дешифратором, тактовый генератор, преобразователь для шаговых электроприводов 7 и 8, электромеханическую систему обратной связи и два реле времени.

Регистрирующий блок 14 совместно с npo раммирующим блоком 18 выполняет 2BToiv12тическое измерение и регистрацию информации в следующих режимах.

1. Измерение интегральной величины пропускания (поглощения) за всю строку сканирования. Ширина строки сканирования равна

30 мм. Длина строки равна от 20 до 50 мм.

Вывод информации на самопишущий прибор и цифропечатающее устройство.

2. Измерение дискретного интегрального пропускания в выбранных участках строки сканирования.

3, Дискретное измерсние пропускания через каждые 20 мкм по ходу построчного сканирования. Вывод информации на цифропечатающее устройство.

4. Сравнение фактического пропусакния через каждые 20 мкм при построчном сканировании с заданным пропусканием,отбраковка годности для данной партии кристаллов или образцов полупроводникового материала).

Вывод информации на цифропечатающее устройство. Кратность увеличения оптической системы для всех режимов измерений и визуального контроля на телевизионном приемнике от 1, (до 800 .

В регистрирующем блоке 14 кнопочным устройством набирается комбинация исходных состояний реле в зависимости от выбранного режима измерений.

Тактовый генератор вырабатывает импульсы низкой частоты, сформированные в прямоугольную форму, Тактовые импульсы, поступая на вход программирующего блока 18, запускают числоимпульсную схему, на выходе которой установлен дешифратор, управляющий работой двух реле времени. Реле времени определяют временной интервал прохождения импульсов генератора на преобразователь шаговых электроприводов 7 и 8 в зависимости от установленной длины строки сканирования образца.

Переключение реле времени на новый временной интервал или изменение шага сканирования осуществляется релейной схемой регистрирующего блока 14. Синхронизация работы тактового генератора, релейной схемы регистрирующего блока с работой программирующего блока 18 и электроприводов механизма перемещения образца осуществляется с помощью триггерной схемы синхронизации. Схема синхронизации, установленная в регистрируюшем блоке, работает по принципу логических операций «да», «нет», используя синхронизирующие импульсы от тактового генератора программирующего блока, импульсы от фиксатора 19 конечного перемещения, счетчика 20 числа строк сканирования. Регистрирующий блок 14 содержит эталонный источник дискретного напряжения, который является задатчиком годности. Эталонное напряжение, выставленное по стрелочному индикатору в соответствии с заданным пропусканием об301601 разца в процентах, сравнивается с фактическим пропусканием образца.

Сравнение производится через каждые

20 мкм строки сканирования с помощью тактового генератора, фазочувствительной схемы сравнения н релейной схемы регистрирующего блока 14, Информация выдается на вход цифропечатающего устройства 1б.

Для перевода информации в цифровую форму с целью регистрации на цифропечатающей машине или для ввода в вычислительную машину при статическом анализе дефектности материала в регистрирующем блоке 14 предусмотрен измерительный преобразователь, представляющий собой усилитель переменного тока, подключенный к светочувствительному приемнику, причем выход усилителя через выпрямитель подключен к релейному преобразователю уровня напряжения в комбинацию чисел, соответствующих дешифратору цифропечатающей машины. Измерительный преобразователь при необходимости может быть заменен стандартным цифровым вольтметром с выходом на цифропечатающую машину. Для исследования дефектности оптического материала в поляризованном свете перед оптической системой 9 устаноьлен анализатор 21, при повороте которого на определенный угол на телевизионном приемнике наблюдается поляризационная картина исследуемого образца.

Предмет изобретения

1. Устройство для выявления оптических неоднородностей прозрачных образцов, содер5 жащее источник когерентного монохроматического света, например лазер, с оптической системой, формирующей узкий световой пучок, просвечивающий образец, укрепленный на подвижном держателе, и регистрирующий

10 блок на выходе светочувствительного приемника, воспринимающего световой поток, прошедший исследуемый образец, отличающийся тем, что, с целью исследования микронеоднородностей, в первую очередь микродефектов в

15 полупроводниках, образец размещен с возможностью перемещения в плоскости, совпадающей с плоскостью наименьшего сечения узкого светового пучка, сформированного, например, с помощью линзового коллектива с

20 сопряженными фокусами, а механизм перемещения держателя образца соединен через программирующий блок с тактовым генератором, управляющим релейной схемой, через которую регистрирующий блок подключен на

25 выход светочувствительного приемника.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регистрирующий блок включает фазочувствительную схему сравнения, на один из входов которой подключен источник эталонного

30 напряжения, соответствующего заданному уровню светопропускания образца.

301601

С7

/2

Техред Л. Я. Левина

Корректор Т. А. Абрамова

Заказ 1409/3 Изд. № 586 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открмтий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2