Способ измерения толщины прозрачных пластин

(и)868343 ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОУСКОМУ СВИ ИТВЛЬСТВУСвоз Советских Социалистических Республик(22) Заявлано 2203.80 . (21)2873387/25-28 С 01 В 11/06 С 01 В 9/02 ГОсудьвствеииъЙ Ввюитфт СССР яо делаю изабретеиий и вфирьтийДата опубликования описания 300981 2) Авторизобретения Н.Попов 1 Заявит ИНЫ ПРОЗРАЧНЫ ТИН к нейнатину опреавного толщи- опредепод углом ого света онную кар наклона, полосы рудят о ти пластины охроматичесинтерференци лос равного ловую ширин по которой ны. Толщину ледующей за поверхно пучок моблюдают в виде п деляют у наклона, не пласт ляют иэ ластины симости 1 дмьичдЕ 1 иХ 1- толщина пласти- длина волны мосвета;показатель преала пластины;угловая ширина- угол наблюдениго наклона.1 =45 О зта зависим е ырохрома еского материомлен клона;авнополосы полосы ь прин Приа являет ть толщи аэателем) й=о 5 л Я, аиболе ости к 2) изме скойтся спочныхчто качку е близким предлагае рения толщ аключающий одну нсслпо.технич мому являнны прозр ся в том, едуемую т Недо ляетсясущ соб пла пра яю(б 1) Дополнительное к авт, свид-ву -с присоединеНием Заявки Йф -54 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения толщины ипоказателя преломления прозрачных,пластин,Известен способ измерения толщиныпрозрачных пластин или расстояния между двумя плоскими прозрачными пластинами с помощью интерференционных полос равного наклона, заключающийсяв том, что объект освещают пучком сходящегося или расходящегося монохроматического света и измеряют углы, подкоторыми наблюдаются минимумы или,максимумы интерференционных полос рав ного наклона. Разница между углами,под которыми видны соседние полоСы,однозначно связана аналитической зависимостью с толщиной воздушного зазора, и по этой зависимости определяют толщину зазора 1.Недостатком способ сячто невозможно измеря ну стин с неизвестным пок п м 2 д.- -Етатком известного способа о, что невозможно измерять прозрачных пластин с неизпокаэателем преломления.Цель изобретения - измерение толщины прозрачных пластин с неизвестным показателем преломления.Поставленная цель достигаетсятем, что перемещают пластину до заданного положения, при перемещении определяют изменение порядка интерфе-, ренционных полос, а затем определяют угловую ширину полосы равного наклона интерференционной картины, соответствующей второй точке, и по формулегде д - ширина полосы в исследуемойточке поверхности пластины; 15Л. - длина волны манохроматического света;М - изменение порядка интерференцнонных полос,% - угловая ширина полосы равного наклона интерференционнойкартины, соответствующейпервой точке,Ь 2 - угловая ширина полосы равного наклона интерференционной картины, соответствующей второй точке;расстояние от исследуемой точки до места наблюдения интерференционной картины,судят об измеряемой толщине,На фиг. 1 изображена принципиаль. - ная схема устройства, реализующего предлагаемый способ,на фиг. 2 - интерференционная картина в виде полос равного наклона.35Устройство содержит источник 1 монохроматического света, линзу 2 и микрообъектив 3, предметный столик 4 с микроподачей, матовый эк ран 5 с микроподачей.В качестве источника монохроматического света используется гелиевонеоновый лазер 1.микрообъектив 3 создает пучок 45 сходящегося (или расходящегося) света. Линза 2 согласует апертуру микро- объектива 3 с диаметром лазерного пучка. Измеряемая пластина б располагается на предметном столике 4, щ который перемещается в двух взаимно . перпендикулярных направлениях, что позволяет наводить пучок света на любую точку пластины б.Для наблюдения интерференционных полбс служит экран 5 из матового стекла, на котором нанесена шкала.Лазер 1, микрообъектив 3 и лин за 2 объединены в один блок. Этот блок может перемещаться вдоль своей оси относительно пластины б, что 40 позволяет точно фокусировать пятно света на поверхность пластины. В устройстве производится измерение угло-, вой ширины полосы равного наклона под углом 1:45 О . . 65 Способ осуществляется следующимобразом.Пластину б располагают на предметном столике 4 и определяют две точки.Первой выбирается точка, в которойнеобходимо измерить толщину с 1 , а вторая точка необходима для осуществления способа. Располагают пластину бтак, чтобы пучок,монохроматическогосвета фокусировался в первой точке,измеряют угловую ширину интерференционной полосы , на экране 5Затемперемещают пластину б во вторую точкуи считают сколько полос пройдетпо экрану 5. Число прошедших полосравно И , Если полосы смещаютсявверх, то Й отрицательно, есливниз - положительно. Обычно вторуюточку выбирают так, чтобы Я было равно целому числу. Затем измеряют угловую ширину интерференционной полосы% на экране 5. Подставляя измерен"ные значения Ь,и й, а такжеизвестные Л и Р определяют искомуютолщину по формулее к2 Ц ,ЪЬгде- расстояние от исследуемойточки до места наблюденияинтерференционной картины,т.е. до экрана 5,Использование предлагаемого способа позволяет измерять толщину прозрач.ных пластин, показатель преломлениякоторых неизвестен, Это дает возможность отказаться от дополнительнойоперации предварительного определения показателя преломления.Кроме того, наиболее простые ираспространенные способы измеренияпоказателя преломления требуют, чтобыобразцы были выполнены в виде призмили плоских пластин сравнительно большой толщины (более 1 мк ), что приводит к дополнительному расходу дорогих материалов (например, монокристаллы сложных полупроводников. Из некоторых материалов, получаемых в виде эпитаксиальных пленок, принципиально невозможно:изготовить призмыили получить толстые образцы. Наиболее эффективно применять предлагаемый способ для измерения толщины пластйн, имеющих толщину порядка 5-500 мкм.Способ достаточно просто реализуеми его осуществление не требует дорогого и уникального оборудования,формулаизобретенияСпособ измерения толщины прозрачных пластин, заключающиися в том, что направляют в одну исследуемую точку поверхности. пластины под углом к ней пучок монохроматического света, наблюдают интерференционную картину в виде полос равного наклона, опреде868343 Составитель Л.Лобзоваедактор В,Петраш . Техред А.Ач Корректор Г. Решетник Заказ 8298/50ВНИИПИ Госудпо делам и113035, Мос Тираж 645ственного комитета ССбретений и открытийа, Ж, Раушская наб ПодписноеСР лиал ППП фПатентф; г. Ужгород, ул тная,яют угловую ширину полосы равного аклона, по которой и судят о толщине пластины, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью измерения толщины пластин с неизвестным показателем преломления, перемещают пластину до заданного положения, при перемещении определяют изменение порядка интерференционных полос, а затем определяют угловую ширину полосы равного наКлона интерференционной картины, соответствующей второй точке, и по фориулесцЩ:Ьл 5 е%1где д - ширина полосы в исследуемойточке поверхности пластины; 15длина волны монохроматического света; М - изменение порядка интерференционных полос;Ъ - угловая ширина полосы равногонаклона интерференционнойкартины, соответствующей второй точке,Ь- расстояние от исследуемой точ"ки до места наблюдения интерференционнойкартины,судят об измеряемой толщине,Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ М 2622787, кл. О 01 В 9/02, 1977.2. Попов Ю.Н. Измерение толщины прозрачных пластин. - "Приборы и техника экспериментами, М., 1978, в 3 (прототип)