Устройство для измерения толщины и показателя преломления пленки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ132208 А УБЛИ 514ВСЕ) 1);1 Р ,13. ц СА ЗОБРЕтЕНи ВИДЕТЕЛЬСТ ВТОРСКО све- а Ю00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Ж) 1073568(56) Авторское свидетельство СССР У 1073568, кл, С 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. В 1073568. Целью дополнительного изобретения является повышение точности измерений путем устранения влияния внешних световых помех. Линейно-поляризованный моно- хроматический световой поток от источника излучения, распространяющийся перпендикулярно к оси вращения предметного столика, проходит через пос" ледовательно установленные модулятор света, прозрачную пластину, четверть- волновую фаэовую 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 волны источника, а плоскости падения света на эти пластинки ортогонапьны, причем первая пластинка параллельна оси вращения предметного столика Значения коэффициентов отражения та, поляризованного в плоскости его падения на контролируемую пленку (Кэ;) и пеРпенДикУлЯРно к этой плос кости (К ,) определяются по формулам СП 1 /К 1001 э Нр 1 ПР 1 /К 2 П 0 ф в где П з;, Пр;, П; - сигналы с фото- датчиков соответственно, зарегистри- м рованные в один и тот же момент времени при значении угла падения света на пленку , К и К - постоянные1 коэффициенты. 2 ил.Ю1322085 1Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для контроля толщины и показателей преломления прозрачных, оптическииэотропных пленок и является усовер 5щенствованием устройства по авт. св.Р 1073568.Цель изобретения - повышение точности измерения.На фиг.1 приведена блок-схема уст- Юройства, на Фиг.2 - оптическая схемаустройства,Схема (Фиг.2) содержит источник 1света, четвертьволновую фазовую пластинку 2,модулятор 3 света, прозрачную пластинку 4, фотоэлемент 5, прозрачную плоскопараллельную диэлектрическую пластинку 6, планку 7, прозрачную плоскопараллельную диэлектрическую пластинку 8, предметный столик 9, 20поляризаторы 10-12, Фотоэлементы 13и 14.Элементы 6, 8, 11-14 образуют измерительный блок 15, а осветительныйблок 16 содержит элементы 2, 4, 5 и 2510. Электромеханический привод 17служит для поворота предметного столика 9 и планки 7 (0-0) - ось вращения предметного столика 9,- уголпадения света, Е з, Е,р, Е з, Е р 30электрически векторы световой волны,Между источником 1 света и четвертьволновой Фазовой пластинкой 2установлен модулятор 3 света и проз,рачная пластинка 4, ориентированнаяпод 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 ртрическая пластинка 6 расположена напланке 7 за диэлектрической пластинкой 8 и ориентирована так, что перпендикуляр к оси вращения предметногостолика 9, проходящий через центр ди- д 5электрической пластинки 8 и образующий с нормалью к ней в этом центреугол, равный углу Брюстера для этойпластинки при длине световой волныисточника 1, проходит через центр 50диэлектрической пластинки 6 и образует с нормалью к ней в этом центреугол, равный углу Брюстера для этойпластинки при длине световой волныисточника 1, а плоскости, в которыхлежит этот перпендикуляр, и обе нормали ортогональны.Устройство работает следующим образом. 2Линейно 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, четверть- волновую Фазовую пластинку 2 и поляризатор 10. Прозрачная пластинка 4 ориентирована под углом 45 С к чет" вертьволновой Фазовой пластинке 2 и благодаря этому отражает часть падающего на нее света на Фотоэлемент 5, Фазовая пластинка 2 преобразует линейную поляризацка светового потока в круговую, а установленный за нею поляризатор 1 О формирует линейно по,пяризованный 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 Б, а вторая только Р-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 (Кр,),П 51определяются по формулам В51 1 1) 9Р 1 СК = , где СП Н ;2 01сигналы с фотоэлементов соответствен1322085 вп ) я двух еренцик,(у); ферен ловые положе где и ч- у произвольных ма онной картины в ксимумов интер зависимости о порядков инте максиумов,разно этих еломления пленки- показа рый рассч 1 д 6, г деля емьй ь Формуле л Брюстера зависимостиию абсолюттываетс де Чна оснвому иэтойи 3ДЛЯ Оопркр(ногФ о ованииоложе у) по угло о минимума имости.етенияия толщиныпленки по зав о б р р м у лстройствказателя этот перпендикулортогональны,нормали зм и омлени 3но 13, 14 и 5, зарегистрированные в один и тот же момент времени при значении угла падения света на пленкуи Е - сне коэффициенты, значения которых определяются 5 перед началом работы устройства с помощью тех же формул при у. = 90 безпленки, когда весь световой поток от источника 1 излучения попадает в измерительный блок 15 и поэтому можносчитать, что К= Кр = 1.Толщина пленки рассчитывается по формуле авт. св. У 10735 б 8, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, оно снабженопоследовательно установленными междуисточником света и четвертьволновойфазовой пластинкой модулятором светаи прозрачной пластинкой, ориентированной под углом 45 к фазовой пластинке, третьим Фотоэлементом, оптически связанным с прозрачной пластинойчерез ее сторону, обращенную к источнику света, второй прозрачной плоскопараллельной диэлектрической пластинкой, размещенной на планке запервой диэлектрической пластинкой иориентированной так, что перпендикуляр к оси вращения предметного столика, проходящий через центр первой диэлектрической пластинки и образующийс 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 снормалью к ней в этом центре угол,равный углу Брюстера для этой пластины при длине световой волны источника, а плоскости, в которых лежит1322085 актор А.Са Заказ 2853/3 Тираж 6Государственного комитета ССлам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб дписно д. 4/ ое предприяти БНИИПИ по 3035, оизводственно-полиграфич Составитель В.КлимоТехред А. Кравчук орректор Г.Решетн город, ул. Проектна