Фотоэлектрический преобразователь для наблюдения малоконтрастных дефектов в кристаллах

Фотоэлектрический преобразователь для наблюдения малоконтрастных дефектов в кристаллах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалксткческик

Республик

" 66131О 3n Б (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено14.06.76 (21) 2371373/18-25

kK >. Д "ь": sgfI ) Я (53) М. с присоединением заявки М (л 01 К 21/40

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано050579. Бюллетень Мо 17

Дата опубликования описания 070579 (53) УДК535. 568. .1 (088,8) (72) Авторы изобретения

Б. Н. Гречушников и В. С, Чудаков

Ордена Трудового Красного Знамени институт кристаллографии АН СССР (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ

МАЛОКОНТРАСТНЫХ ДЕФЕКТОВ В КРИСТАЛЛАХ

Изобретение относится к области технической физики. Оно может быть использовано при исследованиях кристаллов, пленок, стекол и других объектов при работе в широкой области оптического спектра и, в частности, при наблюдении малоконтрастных дефектов и неоднородностей в полупроводниках.

Известны фотоэлектрические преобразователи сканирующего типа, в. которых действительное изображение исследуемого объекта подвергается непрерывной монотонной вибрации с помощью колебательного электромеханичесйого устройства (lj .

Наиболее близким техническим решением к предложенному является фотоэлектрический преобразователь для наблюдения малоконтрастных дефектов s кристаллах, содержащий сканирующее устройство, опти ескую систему с объективом и диафрагмой, устройство для вращения плоскости поляризации, фотодетектор, селективный усилитель и регистратор изб бражения f2) .

К недостаткам известного фотоэлект.рического преобразователя относятся невысокая эффективность при наблюдении малокоитрастных дефектов в кристаллах, обусловленная использованием механической вибрации действительного изображения объекта, которая не обеспечивает высокой стабильности амплитуды колебаний, определяющей основные параметры преобразователя— разрешающую способность и локальную яркость преобразованного изображения.

В настоящем преобразователе с целью повышения эффективности наблюдения малоконтрастных дефектов в кристаллах путем стабилизации амплитуды колебаний действительного изображе- . ния, между объективом и диафрагмой, перпендикулярно оптической оси установлена двупреломляющая плоскопараллельиая пластина, снабженная средствами вращения вокруг оптической оси прибора, причем оптическая ось пластины наклонена к ее поверхности.

На чертеже приведена оптическая схема предлагаемого фотоэлектрического преобразователя.

Преобразователь содержит фотодетектор 1, полевую диафрагму 2, установленную в плоскости действительного изображения объекта; двупреломля:ощую плоскопараллельную пластинку 3, опти« ческая ось которой наклонена к поверхности,со средствами вращения во3 6613 круг оптической оси прибора; сканирующее устройство 4,перемещающее действительное изображение объекта относительно полевой диафрагмы; проекционный микрообъектив 5, устанавливаемый . перед объектом, например кристаллом

6, двупреломляющую пластинку 7, ком- 5 пенсирующую паразитную модуляцию светового потока, возникающую в результате вращения плоскости поляризации; устройство 8 для вращ ния плоскости поляризации; осветитель 9; селектив- 10 ный усилитель 10, настроенный на удвоенную частоту вращения плоскости поляризации; регистратор 11 преобра-. зованного иэображения, синхронизированный co сканирующим устройством.

Фотоэлектрический преобразователь работает следующим образом.

Через точки а и б кристалла 6, расположенные рядом (обычно это расстояние равно нескольким микронам), проходят два луча. Расстояние между точками а и б таково, что после прохождения через пластинку 3 необыкновенный:луч A и обыкновенный луч Б через полевую диафрагму 2.освещают фотодетектор 1. Размеры полевой диафрагмы выбираются такими, что обыкновенный луч A и необыкновенный луч Б не попадают на фотодетектор. При вращении плоскости поляризации- освещенность фотодетектора будет гармонически изменяться с удвоенной частотой вращения: в положении, когда плоскость поляризации параллельна оптической оси двупреломляющей пластинки 3, фотодетектор освещается обыкновенным лучом 35

Б; при перпендикулярном положении плоскости» поляризации фотодетектор освещается необыкновенным лучом A. В результате вращения плоскости поляризации происходит сравнение пропуска- 40 йия объекта в точках а и б. При неодинаковом пропускании света в точках а и б напряжение фотодетектора содержит две.составляющие: постоянную и переменную. Постоянная составляющая 45 ,пропорциональна среднему(пропусканию объекта в микрообласти аб, а переменная составляющая — разности пропускайия в этих точках, Входной конденсатор проиускает только переменную coci авляющую, которая после усиления селективнйм усилителем 10 управляет . яркостью преобразованного изображе: ния, .отображаемого на экране элект. ронйолучевой трубки иющ фотоматериалв. Растровое иэображение регистрато- 55 ра 3.1 строится в процессе работы сканирующего устройства 4, синхронизиро,ванного с регистратором.

Так как оптическая ось пластины, изготовленной иэ одноосного крис- талла, наклонена к ее поверхности, то луч света, перпендикулярно падающий ,на поверхность,.разделяется внутри пластины на две составляющие; Обыкновенный луч проходит, не изменяя на- 55

10 4 правления, по нормали, а необыкновенный луч отклоняется от нормали в плоскости, проходящей через нормаль и оптическую ось, на угол 1, который зависит от величины двупреломления разности показателей преломления не(2) обыкновенного Пеи обыкновенного П луо чей и угла (, между нормалью и оптической осью пластинки: е о) 2® е о (1)

02 + Пг+ (П - n joog2

Если пластинка имеет толщину d. то обыкновенный и необыкновенный лучи выходят из пластинки параллельно друг другу на расстоянии, равном (: =dt s 9 . Максимальное смещение необыкновенного луча наблюдается при пе условии tgo(= — ° При этом п

0 г г е "о

Я MQNC

2 пело

Угол 1 обычно незначителен, ввиду тоГО, ЧТО Р з — n (1 ° ПОЭТОМУ МсжНО СЧИтать, что г -пг

° (3)

2пе

Раздваивание лучей на выходе из пластинки на обыкновенный и необыкновенный обуславливает раздваивание действительного иэображения объекта.

Одно иэображение, формируемое обыкновенными лучами,-проецируется в то место, где оно было бы при условии, если бы пластинка 3 была изотропной, например стеклянной, Другое изображение, построенное необыкновенными лучами, сместится на величину 3 или 1 М о в направлении наклона оптической оси двупреломляющей пластинки. Смещение необыкновенного иэображения на величину 1 достигается при установке пластинки Между объективом и полевой диафрагмой (в любом месте). Если же пластинку установить между объектом и объективом, то смещение увеличится в М раз, где М вЂ” прямое увеличение изображения объекта в плоскости полевой диафрагмы.

Для прецизионного регулирования величины. смещения необыкновенного изображения в предлагаемом преобраэователЕ можно использовать набор пластин,. которые при одинаковой ориентации их должны быть подобраны по толщине, Кроме того, величину смещения можно регулировать изменением кристаллографической ориентации пластин.

Помимо наблюдения малоконтрастных дефектов в объектах, фотоэлектрический преобразователь может быть использован для выявления локальных градиен-, тов оптического пропускания, которые могут зависеть, например, от градиентов примесной неоднородности.

661310

Формула изобретения

7 Ф

Соста итель В. Семенова редакто 7. 0 ловская ех е З.фанта Ко екто Г.Каза ова

Заказ,2429/38 Тираж 1089.

QHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Для обнаружения градиентов используют ручное вращение двупреломляющей пластины. Направление градиента определяют с помощью лимба, закрепленного на оправе пластины в положении, соответствующем максимальному сигналу. Контрольное измерение азимута градиента можно проводить, используя минимальное значение сигнала. При минимальных амплитудах вибрации его положение ортогонально направлению градиента. При визуализации локального распределения градиентов оптического пропускания двупреломляющую пластину приводят в постоянное вращение от электропривода. Скорость вращения пластины при этом должна быть значи тельно меньше скорости вращения плоскости поляризации ° При регистрации преобразованного изображения на монрцветном регистраторе, например на черно-белом фотоматериале, величина градиента передается оптической плотностью. Полную информацию о локальных градиентах можно передать с помощью цветокодирования при регистрации преобразованного изображения на цветном фотоматериале. При цветокодировании посредством оптической плотности также отображают величину градиента, а с помощью цвета — направление градиента.

Фотоэлектрический преобразователь

5 для наблюдения малоконтрастных дефектов в Крисгаллах, содержащий сканирующее устройство, оптическую систему с объективомзи диафрагмой, устройство для вр щения плоскости поляризар ции, фотодетектор, селективный усилитель и регйстратор изображения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности наблюдения путем стабилизации амплитуды

5 колебаний действительного изображения, между объективом и диафрагмой перпендикулярно оптической оси установлена двупреломляющая плоскопарал» лельная пластина, снабженная средствами вращения вокруг оптической оси прибора, причем оптическая ось пластины наклонена к ее поверхности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы и техника эксперимен25 та, 1972, Ф 4, с. 218.

2. Приборы и техника эксперимента, 1975, Р б, с. 216.