Интерференционный способ измерения изменения геометрических параметров образца и устройство для его осуществления

"-.ч. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:,Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в а С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. ВевйсочсЬ АЛ. а.о. МегЬойз апй еЕиршепй Йог ацгошаг 1 оп ой рге схзе хпгегйегошеСгес шеаэигешепйз.- АсМ 1 ше 1 со, 1973, ч. 3, р. 268.(54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАЗЦА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ. - ЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Интерференционный способ измерения изменения геометрических паФраметров образца, заключающийся в анализе интерференционной картины с изображением образца, преобразовании оптического сигнала в электрический, определении фазового угла гармонических составляющих сигналов, по которому определяют порядок интерференции и изменение геометрических параметров, соответствующее ему, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности измерений, анализируют изображение в двух ортогональных направлениях, производят сравнение предыдущего и последующего значений сигналов при последовательно- параллельном преобразовании, выделяют из полученнык значений наибольшие по модулю разности и гармонические составляющие, соответствующие двум осям координат точек иэображения, ,лпределяют по совокупности наиболь- Я ших разностей реперную точку на изображении образца, а порядок интерференции определяют по отношению к ре-верной точке.1129491 1 О 5 20 2. Интерференционное устройство для измерения изменения геометрических параметров образца, содержащее источник. монохроматического излучения, установленные по ходу светового луча коллиматор светорасщепитель, интерферометр и приемник излучения, а также схему обработки сигнала, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью,повышения точности измерений, схемаобработки сигнала выполнена в видечетырех стробирующих ключей, аналогового запоминающего. блока, вычитающего блока, двух пороговых блоков, аналого-цифрового преодраэователя; двух цифровых запоминающих блоков, вычислительного блока и генератора сигналовортогональных координат, приемникизлучения выполнен в виде поэиционночувствительного фотопреобразователя,генератор сигналов ортогональных координат соединен с управляющими входаии первого, второго и третьего стробирующих ключей, синхронизирующимивходами цифровых запоминающих блоков Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для определения изменения геометрических параметров исследуемого образца, например, нри воздействиитемпературы. Известен и".терференционный способ измерения изменения геометрических параметров образца, заключающийся в анализе интерференционной картины с изображением образца, преобразовании оптического сигнала в электрический, определении фазового угла гармонических составляющих сигналов, по которому определяют порядок интерйеренции и изменение геометрических параметров, соответствующее ему 1 1.Однако способ характеризуется недостаточной точностью измерения .изменения геометрических параметров образца, вызванной тем, что смещение точки отсчета порядка интеференции по клину образца ошибочно воспринии управляющим входом приемника излучения, первый стробирующпй ключ вклю, чен между выходом приемника излучения и прямым входом вычитающего блока, второй стробирующий ключ включенмежду приемником .излучения и входоманалогового запоминающего блока, выход которого соединен с инвертирующимвходом вычитающего блока, третий ичетвертый стробирующие ключи, аналого-цифровой преобразователь, первыйцифровой, запоминающий блок и вычитающий блок соединены последовательно,первый пороговый блок и второй цифровой запоминающий блок соединены последовательно, выход последнего подключен к второму входу вычислительного блока, входы пороговых блоковвключены между третьим и четвертымстробирующими ключами,. выход второгопорогового блока соединен с управляющим входом четвертого стробирующегоключа, выход вычитающего блока соединен с третьим стробирующим клю",чом,мается как изменение геометрических параметров образца и нестабильностьлугла клина, искажения интерферен" ционной картины вносят погрешность в значение фазового угла гармонических составляющих сигналов.Известно интерференционное устройство для измерения изменения геометрических параметров, образца, содержащее источник монохроматического излучения, установленные по ходу светового луча коллиматор, светорасщепитель, интерферометр и приемник излучения, а также схему обработки сигнала. Устройство содержит также сканатор и гене-. ратор модулирующего напряжения, связанный со сканатором и схемой обработки сигнала 1 . Однако устройство обеспечивает недостаточную точность измерения геометрических параметров образца, что обусл влено отсутствием жесткой связи центра сканатора с изображением образца, отсутствием контроля ширины и ориентации интерференционныхполос и нелинейностью сканатора.Целью изобретения является. ловышение точности измерений,Поставленная цель достигается 5тем, что согласно интерференционному сггособу измерения изменения геометрических параметров образца, заключающемуся в анализе интерференционной картины с изображением образца, 1 Опреобразовании оптического сигналав электрический, определении фазового угла гармонических составляющихсигналов, по которому определяютпорядок интерференции и изменение. 15геометрических параметров, соответ- .ствующее ему, анализируют изображение в двух ортогональных направлениях, производят сравнение предьдущегои последующего значений сигналов при 2 Опоследовательно-параллельном преобразовании, вьделяют из полученныхзначений наибольшие по модулю разности и гармонические составляющие, .соответствующие двум осям координат 25точек изображения, определяют по совокупности наибольших разностей ре перную точку на изображении образца,а порядок интерференции определяютпо отношению к реперной точке. .ОВ иитерференционном устройстведля измерения геометрических параметров образца, содержащем источникмонохроматического излучения, установленные по ходу светового луча коллиматор, светорасщепитель, интерферометр и приемник излучения, а такжесхему обработки сигнала, последняявыполнена в виде четырех стробирующих ключей, аналогового запомина Оющего блока, вычитающего блока, двухпороговых блоков, аналого-циФровогопреобразователя, двух цифровых запоминающих блоков, вычислительного блока и генератора сигналов ортогональных координат, приемник излучениявыполнен в виде позиционно-чувствительного Фотопреобразователя, генератор сигналов ортогональных координат соединен с управляющими входамипервого, второго и третьего стробирующих ключей, синхронизирующимивходами цифровых запоминающих блокови управляющим входом приемника излучения, первый стробирующий ключ вклю-чен между выходом приемника излучения и прямым входом вычитающего блока, второй стробирующий ключ включен между приемником излученйя и .входом. .аналогового запоминающего блока, выход которого соединен с инвертирующнм входом вычитающего блока, тре-. тий и четвертый стробирующие ключи, аналого-цифровой преобразователь, первый цифровой запоминающий блок и вычислительный блок соединены последовательно, первый пороговый блок ивторой цифровой запоминающий блок соединены последовательно, выход последнего подключен к второму входу вычислительного блока, входы порого-, вых блоков включены между третьим и четвертым стробирующими ключами, выход второго порогового блока соединен с управляющим входом четвертого стробирующего ключа, выход вычитающего блока соединен с третьим стробирующим ключом.На чертеже представлена блок-схема интерференционного устройства для измерения изменения геометрических параметров образца.Интерференционное устройство состоит из источника 1 монохроматического излучения, установленных по ходу светового луча коллиматора 2, светорасщепителя,З, интерферометра 4 и приемника 5 излучения в виде позиционно-чувствительного фотопреобразователя; четырех стробирующих ключей 6-9, аналогового запоминающего блока 1 О, вычитающего блока 11, двух пороговых блоков 12 и 13, анадогоцифрового преобразователя 14, двух цифровых запоминающих блоков 15 и 16, вычислительного блока 17 и генератора 18 ортогональных координат, соединенного с управляющим входом первого, второго и третьего стробирующих ключей 6, 7. и 8, синхрониэирующими входами цифровых запоминающих блоков 15, 16 и управляющим входом приемника 5 излучения в виде позиционно-чувстви-,. тельного Фотопреобразователя, первый стробирующий ключ 6 включен между выходом приемника 5 излучения и прямым входом вычитающего блока 11, второй стробирующий .ключ 7 включен между приемником 5 излучения и входом аналогового запоминающего блока 10, выход которого соединен с инвертирующим входом вычитающего блока 11, третий и четвертый стробирующие ключи 8 и 9, аналого-цифровой преобразователь 14, первый цифровой запоминающий блок 16 и вычислительный блок 17 соединены1129 Составитель Е. ГлазковаТехред : О,Неце Корректор О. Тигор Редактор И. Рыбченко Заказ 9438/33 Тираж 586 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыты 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 4 е аФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ЭпоследовЮтально., первый пороговыйблок 12 и второй циФровой запоминающий блок.35 соединены последовательно, выход последнего подключен к второму входу вычислительного блока 17,входы пороговых блоков 12 и 13 вклю",.чеиы между третьим и четвертым стробирующими ключами 8 и 9, выход второго порогового блока 13 соединенс управляющим входом четвертого стро Обирующего ключа 9, выход вычитающегоблока 11 соединен с третьим стробиРующим ключом 8,Способ реализуется с помощью описанного устройства следующим образом. 11Анализируют интерФеренционную картину с изображением образца, полученную в интерФерометре 4, в двух ортогональных направлениях, преобразуяоптический сигнал в электрический 2 Ос помощью приемника 5 излучения, производят сравнение предыдущего и по-следующего значений сигнала при последовательно-параллельном преобразовании с помощью позиционно-чувстви тельного преобразователя, стробирующнх ключей 6, 7 и 8, аналогового запоминающего блока 10, выделяют изполученных на выходе стробирующего -ключа 8 значений наибольшие по моду- олю разности с помощью порогового блока 2 и гармонические составляющие,соответствующие двум осям координатточек изображения, с помощью порогового блока 13, стробирующего ключа 9,491 баналого-циФрового преобразователя 14, циФрового запоминающего блока 1 б и вычислительного блока 17 определяют в вычислительном блоке 17 по совокупности наибольших разностей, запомненной в циФровЬм запоминающем блоке 15, реперную точку на изображении образца, а порядок интерФеренции определяют в вычислительном блоке 17 по отношению к реперной точке.Используя сравнение предыдущего и последующего значений сигналов при последовательно-параллельном позиционно-чувствительном преобразовании со стробированием сигналов интерФеренционной картины, можно выделить реперную точку на изображении образца и свободные от искажений гармонические составляющие в двух ортогональных направлениях, контролируя по этим составляющим ширину и ориентацию интерФеренционных полос, по их Фазовому углу можно определить порядок интерференцции по отношению к реперной точке и измерить. изменение геометрических параметров образца.Таким образом, обеспечивается жесткая привязка отсчета порядка интерФеренции к образцу, осуществляется контроль ширины и ориентации интерФеренционных полосустраняется влияние нелинейности сканирования .и искажений интерФеренционной картины,что обеспечивает повышение точности измерений.