Способ определения функции распределения микроплощадок по наклонам шероховатой плоской поверхности образца

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 19) И) 1)5 С О 1 В 11/3 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВ ет ктурыхпостей 1 ИНЛВЕРХНО -(57) Изобретениетельной технике Изобретение относельной технике и мо ся к иэм т быть и ления я опремикгопт 1 щадок тей приовь о м го, что полностью ние освещенных по сухн твуе атене ропло с теи мии прие ок при их об:уч же эа счет прак ии иче ме, а овенн ки мг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИ(56) Сахновский М.Ю., Сербунов Я.Исследование статической струшероховатых поглощающих попервекторполяриэационным методом. -Оптика и спектроскопия, 1986, т.6У 5, с.1079-1084.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦ 1РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОПЛОЩЩОК ПКЛОНАМ ИЕРОХОВЛТО 11 ПЛОСКО 11 ПОСТИ ОБРАЗЦА относится к иэмери может быть испольовано, в частности, лля определения овано в частности, длункции распре.,еленияероховатых плоских поверхнобработке твердых тел,Целью изобретения являетс ие точности и производительностиеделения функции распределенияроплощадок по наклонам за счет то гфункции распределения микроплощадок шероховатых плоских поверхностей при обработке твердых тел. Целью изобр ения является повышение точности и произволи 1 ельности определения функции распределения микроплощадок по наклонам за счет того, что полностью отсутствует затенение освещенных поверхностей микроплощадок при их облучении и приеме, а также эа счет практически мгновенного определения искомой функции распределения мнкроплощадок по наклонам. Искомую функцию распределения определяют по ччстотному спектру выпрямленного электрического сигнала фотодатчика, работающего в гетерод. пном режиме, Приведены соотношения, связывающие искомую функцию с известной индикатрисой рассеяния излучения полированной поверхности в направлении, обрат. ном направлению облучения. 1 ил. го определения искомой функции распределения микроплощадок по наклонам,На чертеже изображена принципиальная схема усройства, реализующего предлагаемый способ.Устройство содержит лазер 1, светоделитель 2, цилиндрическую линзу 3, с зеркало 4, фотоэлектрическии приемник 5, узел 6 для выделения и выпрям- фф пения и;ременной части электрического сигнала приемника 5, анализатор 7 спектра, ЭВМ 8. Кроме того, обозначена исследусмая поверхность 9 образца, движущегося перпендику ярно на) 00 оВ(АО 45 где М50 55. А(Я) 1(К) ,А ЬЗсозОС правлению облучения со скоростью ч. Ось цилиндрической линзы 3 перпендикулярна направлению излучения и перпендикулярна вектору скорости пере 5 мещения исследуемой поверхности 9. Одна часть излучения после светоделителя 2 отражается в обратном направлении от зеркала 4 и, выступая в качестве опорного сигнала, складывается с отраженным от исследуемой поверхности 9 излучением. Возникшее при этом биение регистрируется фотоэлектрическим приемником 5. Таким образом реализуется гетеродинный ме тод приема излучения, В узле 6 производится выделение и выпрямление переменной части электрического сигнала приемника 5, которая подается на вход широкополосного анализатора 7 спектра. Полученный спектр регистрируется в ЭВИ 8, которая в дальнейшем производит вычисление функции распределения микроплощадок по наклонам. 25Способ осуществляют следующим образом.Доплеровское смещение (его линейчная часть, пропорциональная - , где30 с - скорость света) отраженного от исследуемой поверхности 9 излучения отлично от нуля только в том случае, если отражающая поверхность приближается или удаляется от лазера 1, Поэтому при35 отражении света от микроплощадки, наклоненной к макроповерхности образца под углом б(., возникает доплеровское смещение величиной где Ц - частота падающего монохроматического излучения;ч - скорость движения поверхности,с - скорость света,тесдвиг доплеровской частоты однозначно связан с углом наклона микроплощадки к поверхности 9 образца.Если материал исследуемой поверхности 9 известен, то известна величина интенсивности излучения, рассеянной в направлении, обратном направлению облучения,и ее угловая зависимость может быть описана формулой где 10 - интенсивность падающего излучения,А(М) - экспериментально определяемая известная для данногоматериала функция, описывающая индикатрису рассеяния излучения полированной поверхности в направлении, обратном направлению облучения.Тогда интенсивность иэлучения, отраженного от всей совокупности микро- площадок с углом наклона к макроповерхности, связана с функцией распределения микроплощадок по наклонам соот ношением- ) А(созе -Г(М,)(2)о где ) - эффективный показатель отражения от исследуемой поверхностиПо - площадь светового пятна в плоскости регистрации,К - расстояние от исследуемой пооверхности к плоскости регистрации.фурье-спектр выпрямленного электронного сигнала фотоэлектрического приемника обладает особенностью на нулевой частоте, которая связана с зеркальной составляющей индикатрисы рассеяния микроплощадок, ориентированных параллельно макроповерхности. Если производить фильтрацию сигнала с целью исключения постоянной части эле- ктрического сигнала, то частотный спектр переменной части электрического сигнала позволяет однозначно определить функцию распределения микроплощадок по наклонам с помощью со- отношения 2 ч сх ( + ) ) (3) 8 с 2 Сдоъ03 сагсСВ --- угол наклона(до 4 чмикроплощадки шероховатой плоской поверхности частота отраженного излучения,спектральная интенсивность отраженного излучения;расстояние от исследуемойповерхности к плоскостирегистрации;эффективный показатель отражения от исследуемой поверхности 11 - интенсивность падающеголуча5О, - площадь светового пятнав плоскости регистрации,А - интенсивность опорногоолуча ,ч - скорость перемещения исследуемой поверхности,с - скорость света,Я - частота падающего излучения, 15А(00 - индикатриса рассеяния излучения полированной поверхности в направлении, обратном направлению облучения.Гетеродинный метод приема отра- эОженного излучения осуществляется путем сложения отраженного сигнала частоты я с опорным монохроматическимсигналом частоты Уо, Фотодетектирования и фильтрации переменной части 5электрического сигнала от постоянной составляющей, выпрямления переменного сигнала и определения егоспектрального состава А(Я).Таким образом, совокуп. ость сс-йствий, составляющих способ, следующая.Облучают монохроматичесьим и лучением поверхность 9 исследуемого ос -разца, причем облучение проинсс,;.-тпо нормали к исследуемои макропов;,рх 35ности.Производят движение повс р нс,.ти9 с постоянной скоростью персессдикулярно направлесию облученпл, ст -раженное излучение принимают с помощью гетеродинного Фотоэлектрического приемника 5 по макронормали кповерхности 9, выделяют переменныйэлектрический сигнал из приемника 455 и после выпрямления подают его наширокополосный анализатор 7 спектра,из анализатора 7 спектра получаютзначение спектрального состава сигнала. 50Вся совокупность значения частотного спектра обрабатывается ЭВМ 8,куда предварительно введено значениеугловой зависимости индикатрисы рассеяния назад для полированной поверхэ 5ности образца.Далее вычисляют функцию распределения микроплощадок по наклонамсогласно формуле (3).формула изобретения Способ определения функции распределения микроплошадок по наклонам шероховатой плоской поверхности образца, заключающийся в том, что облучают исследуемую поверхность, принимают отраженное от поверхности излучение и определяют Функцию распределения микроплощадок по наклонам, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьшсения точности и производительности определения, облучение исследуемой поверхности и прием отраженного от нее излучения производят по макронормали к плоской поверхности, перемешают образец с постоянной скорость перпснлику.-;нрпо направлению об.т, сссия, а о срсде.:".ние функции 1 Ъ с ас"мср ;:г;.е.ссся ик 1.оплоща "- по наклс чам сгс.р хс га сои плоской . нерхности ссрсснслсст .со сос тношени сношенис 1 2 с 1,о8 с уч Где А с, .,) свес тральная инт нсияность отраженного излучения,расст;яние от исследуемойповерхности к плоскости регистрации;эффективньсй показа п льстрас ния от исслед.емойповерности. интенсивность падающеголусса,площадь светового пятнав плоскости регистрации,индикя гриса рассения излучения полиров,.снной поверхности в направлении,обратном направ.ь.нию облучения; А (Х) Для сокращения времени определения функции распределения микроплощадок по наклонам проводят оптическое зондирование довольно значительного участка поверхности 9 одновременно. Для этой цели применяют цилиндрическую линзу, ось которой перпендикулярна к линии облучения и скорости движения исследуемой поверхности 9.1633375 А - интенсивность опорного Ю луча; чения,Составитель Л.Лобзоваактор М.Бланар Техред А.Кравчук Корректор Н,Ревская Заказ 616 Тираж 388 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская цаб, д, 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент , г,ужгород, уг Гагарина Ю сМ = агс 1 ц --- угол наклона микь,роплощадки шероховатойплоской поверхности,частота падающего излученияскорость перемещения исследуемой поверхности;скорость света 1частота отраженного излу