Устройство для контроля формы пластин

I1ФГ М ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТО РСКОЫУ ТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТ Ь 1 Ы ПЛАСТИН (57) Изобретени измерительной пользовано для формы поверхн ния их отклонен ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕ 1О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(71) Специальное конструкторскгическое бюро с опытным проиМинского радиотехнического инс(56) Колешко В.И., Гайденко П.П., БКонтроль в технологии микроэлектМинск: Наука и техника, 1979, с,2 е относится к контрольно- технике и может быть иснеразрушающего контроля сти изделий для определеия от заданной, Целью изобретени является повышг.ниэ точности и расширение диапазона измерений за счет обеспечения совмещения трех точек зтглонной и контролируемой повеохности, а также з;. счет обеспечения изменения наклона опорной поверхности, Луч от источ.гика 1 когерентного излучения, расширяясь и коллимируясь коллиматором 6, освещает эталонное изделие, установленное в приставке 7 отражения, которое выполнено с тремя и 1 )льчатыми опорами 13, одна из которых ус гановлена с возможностью пере 1 ещения вдоль своеи оси. Отраженное от эталонного объекта излучение регистрируется на голограмме. После этого нэ игольчатые опоры 13 устанавливается контролируемый объект и по наблюдаемой за голограммой интерференционной картине определяется отклонение формы контролируемого объекта от эталонного, 3 ил.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к области контрольноизмерительной техники и может быть использовано для неразрушающего контроляформы поверхностей иэделий с целью определения их отклонений от заданной, 5Целью изобретения является повышение точности контроля формы поверхностипри одновременом расширении диапазонаизмерений за счет точного совмещения впространстве трех точек эталонной плоскости и контролируемой поверхности, а такжеза счет обеспечения изменения наклонаопорной поверхности.На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства дляконтроля формы пластин; на фиг.2 - схематически приставка отражения; на фиг.3 - тоже, вид сверху.Устройство содержит источник 1 когерентного излучения, светоделитель 2, формирующий опорный и объектный пучкиголографического интерферометра, поворотные зеркала 3 и 4, коллиматоры 5 и б,приставку 7 отражения, объектив 8, блок 9регистрации и далее расположенный за нимматовый экран 10. Приставка отражения содержит поворотное зеркало 11, переотражающее обьектный пучок, и основание 12 сотверстием, по краю которого закрепленытри игольчатые опоры 13, на которые устанавливается эталонная пластина 14, Однаиз опор может перемещаться вдоль оси еекрепления. Это перемещение осуществляется с помощью микрометрического винта15, Для предотвращения соскальзываниярегистрируемых поверхностей симметрично двум другим опорам расположены упоры16,Размеры и формы отверстия в основании приставки отражения выбираются в соответствии с размерами и формой контролируемых пластин,Выбор угла наклона опор обусловлентем, что точки соприкосновения опор с плоскостью пластины должны находиться впределах отверстия в основании при визуальном наблюдении интерферограммы, таккак эти точки фиксируют полосу нулевогопорядка - линию пересечения контролируемой поверхности с эталонной поверхностью, Наиболее оптимальный угол наклонадолжен лежать в пределах 30 - 60 О, что обеспечивае 1 минимальное перекрытие поверхности пластины опорами и надежнуюустановку их на горизонтальном основанииприставки о 1 ражения. В отличие от известного устройства, где отверстие обязательнодолжно быть меньше размеров контролируемых пластин, так как и пластины, и эталонопираются на горизонтальную поверхность приставки отражения, в предлагаемом устройстве размеры отверстия могут быть и больше размеров пластин, что позволяет контролировать всю их поверхность.Устройство работает следующим образом.Излучение от источника 1 делится светоделителем 2 на два пучка; обьектный иопорный, Опорный пучок, переотразившись от поворотного зеркала 3, расширяется и коллимируется с помощью коллиматора, а затем попадает на блок 9 регистрации. Объектный пучок через поворотное зеркало 4 и коллиматор б направляется на поворотное зеркало 11 приставки 7 отражения, Отразившись от зеркала, объектный пучок освещает эталонную пластину 14, установленную на игольчатые опоры 13, которыезакреплены по краю отверстия, находящегося в центре горизонтального основания 12. Отраженный от эталонной пластины пучок направляется зеркалом 11 на объектив 8, который строит изображение пластины в плоскости регистратора голограммы, Наложение объектного и опорного пучков создает интерференционное поле в плоскостирегистратора 9. Запись этого поля представляет собой голограмму эталонной плоскости. Затем вместо эталонной пластинына игольчатые опоры 13 помещается контролируемая пластина, Восстановленное опорным пучком изображение эталонной плоскости накладывается на освещенную поверхность пластины, в результате чего происходит интерференционное сравнение контролируемой пластины с эталонной плоскостью - наблюдается интерференционная картина в режиме реального времени, Если зарегистрировать отраженное от пластины излучение, то будет записана двухэкспозиционная голограмма. Длянепосредственного визуального наблюдения интерференционной картины за регистратором помещается матовый экран 10,Наблюдаемая интерференционная картина представляет собой топограмму поверхности пластины, т.е, интерференционные полосы являются следами пересечения контролируемой поверхности семейством равноотстоящих одна от другой плоскостей, параллельных эталонной. Расстояние между секущими интерференционными плоскостями Лг определяется выражениемСо Л 72Л(1) где 0- угол между направлениями освещения и наблюдения;1 - длина волны источника излучения.В отличие от известного устройства, где начало отсчета отклонения контролируемойпластины от эталонной плоскости неизвестно, предлагаемая констр,кция опорной поверхности збеспечивает точное пространственное совмещение твах точ: эталонной плоскос 1 и и контролируемой пластины, через которые при интерфсренционном сравнении этих пове, хностей - ;.оходит полоса нулевого орядка. В отличи от известного эти гочки им 1 ют о розначное пространственное расположение,Кроме того, введение подви; ной опоры с помощью микрометри еского вина 15 (фиг.2) обеспечивает расширение воэл ожностей топогоафического интерферометра по сравнению с известными,Предлаг емо. устройство позволяет повысить точност ь топографических измерений за счет определеия не только величины, но и знака отклонения ко,трол.1- руемой пластины от эталонной, Действительно, геремещение одной из изволь гатых опор вдоль оси ее крепления обеспечивает наклон одного из интерферирующих .;ронтов относительно другого, В этом случ; е если контролируемая пластина идеально плоская, то наблюдаются эквидистантнын прямолинейные полосы, расстояние между которыми б определяется относительным углом наклона р контролируемой и эталонной пластин:Аяп и 2.2)Отклонения контролируемой пластины от плоскости эталона приводит к искривлению и смещению этик полос, причем направление смещения различно для выпуклых и вогнугь:х участков,Кроме того, в отличие от схемы классического интерферометра, в котором также возможно определение знака отклонения от плоскости за счет относительного наклона интерферирующих пучков, изменение пространственного положения опорной плоскости в предлагаемом устройстве дает дополнительную возможность расширения пределов измерений величин прогибов пластин за счет регулировки чувствительности интерферометра. Действительно, если повернуть на некоторый угол один из интерферирующих пучков, то это позволяет определить знак прогибасли же оба ин терферирующих пучка поворачиваемо ся на этот угол вследствие наклона опорной плоскости, э го соотве к 1 вует изменснию уг,".а освещения О/2 сравниваемых поверхностей Госкольку эталонная плзскость и контролируемая пласгина являются зеркально стража ощими поверхностями, угол птраккения равен углу освещения, т.е, угол между на прмлениями освещении наблодения равен О, а расстояние;.е:",ду секущими0гоэерхностями описывается выражением (1) При равенствела пад ния 0 цена одной полосы минимачьна и равна Ь 2, что 15 ос 1 ветствует угстви-ельности, дпс 1 игаем й в кла",сгческом интерди"рометре. Изменением угла с . а след. вательно, и 0 можной меня гь расстоян е между секущими поверхчос гями, т.е, регулировать чувстви 2 с тельность интсрферометра, что обеспечивает кон оль пластин, имеюг 1 их большие в, лк;и:прогиба относительно эталонной пзо к ги.2; Формула изобре-енияУстройство для контроля формы плас ин, включающее ис очник когерентного 30 излучения, расположенный по ход) излучения све 1 одепитель, расположенные по ходу одного из разделенных пучков излучения первый коллиматор г 1 став у отражения с отверстием, предназначенную для задания 35 опорной поверхности, и блск регистрации,и раэмец,енный по ходу другоо из разделенных пучков второй коллиматор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измере нии, приставка отражения выполнена в виде трех игольчатых опор и двух упоров в виде трехгранных призм, игольчатые опоры размещены по краю отверстия под углами 120" одна к другой и под углом 30 - 60 к оси 45 отверстия, одна из опор установлена с возможностью перемещения вдоль оси ее размещения, а упоры размещены по краю отверстия симметрично относитель.; неподвижных игольчатых опор50.2 Жив Составитель В. БахтинТехред М.Моргентал Корре Реда кт авцова обкова И 10 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага аказ 27 ВНИИ Тираж 386 арственного комитета по изобр 113035, Москва, Ж, РаушПодписноеениям и открытиям при ГКНТ ССС ая наб 4/5