Способ контроля линейных размеров микрообъектов

Союз СоветскикСоциалистически кРеспублик О П И С А Н И Е ои 742705ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 10, 10,77 (21) 25397 15/18-28с присоединением заявки РЙ(51)М. Кл. З 01 В 11/02 Гасударстеенный комнтет ла делам нзобретеннй н открытнй(71) Заявитель Институт электроники АН Белорусской ССР(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ М ИКРООБЪЕКТОВ Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к фотоэлектрическим способам контроля линейных размеров микрообъектов,5Известен способ контроля линейных размеров микрообъектов с применением микроскопа, включающего диафрагму, расположенную в плоскости изображения, и фотоэлемент, заключаюшийся в том, что получают изображение микрообъекта в щели диафрагмы и регистрируют фотоэлементом световой поток, прошедший через диафрагму. Световой поток преобразуют в сходяшийся, теневое (контраст ное) изображение предмета линзой проецируют; в плоскость щели диафрагмы и о размере судят по длительности затемнения фотоэлемента, находящегося под щелью внутри развертывающего устройся ва, или по числу прошедших импульсов 11. Однако при указанном способе имеется большая погрешность при измерении,Наиболее близким по технической сушности и достигаемому результату к изобретению является способ контроля линейных размеров мпкрообъектов с применением микроскопа, включающего диафрагму, расположенную в плоскости изображения, и фотоэлемент, зылючаюшийсяв том, что получают оптически раздвосяное изображение микрообъекта в шелидиафрагмы и регистрируют фотоэлементом световой поток, проходящий черездиафрагму, по которому и судят о контролируемом размере 2,Недостаточно высокая точность контроля известным способом обусловленатем, что значительную долю в составепроизводственной пыли представляют раэличные по форме и размерам твердые частицы органических соединений в виде растительных волокон (древесина, бумага),животных волокон (натуральный шелк,шерсть), искусственных и синтетическихволокон (ацетатный и вискозный шелк,капрон), различных полимеров (полиэти(гетинакс, текстолит) и др, Рвзмеоыэлементарных волокон -фибрилл - составляют в поперечнике 0,1-0,5 мкм, диаметр растительного волокна 0,02-0,07 мм,а их протяженность достигает несколькихмиллиметров, что уже сопоставимо нетолько с требуемой точностью измерения, но и с раэьарами микрообъектов(шарикораспространенные микропроволоки имеют диаметр 5-300 мкм). Частицыволоконного происхождения иэ окружающей среды осаждаются на микрообъектахи вследствие особенностей фактуры последних (малые размеры, шероховатость 15поверхности, наличие микротрещин и рвсслоений, сложная форма, например, у микроспиралей) спутываются и прочно сцепляются с ними.В результате в известном способе 20контроля одновременно с собственно размерами микрообъектв регистрируются инаходящиеся на измеряемом объокте пооторонние частицы и загрязнения, что вносит в результаты измерения дополнительные погрешности и искажения.Кроме того, в известном способе контроль микрообъектов, имеющих геометрические отклонения размеров и формы поперечного сечения, производится тольков одном азимуте, что не позволяет выявить достоверно картину погрешностейразмеров и формы поперечного сечения,оказывающих влияние на эксплуатационные характеристики таких, напримермикрообъектов, как микропроволока, и,следовательно, ато также снижает точность контроля,Белью изобретения является повьппение точности контроля,Это достигается тем, что осуществляют на измерительной позиции нагрев контролируемого участка микрообъекта пропусканием по нему алектрического токадо температуры сгорания. загрязнений ичастиц органического происхождения находящихся на объекте, обдувают микрообъект сжатым: воздухом, регистрируютинфракрасный цучистыйпоток с нагретого участка микрообъекта и по величине фэлектрических сигналов, соответствующих световому и инфракрасному лучи.тому потокам, судят о контролируемомразмере,На чертеже представлена, схема иллюстрирующая предлагаемый способ.Схема содержит микроскоп, включаю-,щий источник света 1, объектив 2, оп 8 4 втическую систему 3, диафрагму 4, фотоэлемент 5 и устройство 6 для обработки сигнала, прибор 7 индикации, вычислительное устройство 8, регистрирующий прибор 9, источник питания 10, токоизмерительный прибор 11, контакты12, подводящие напряжение к направляющим роликам 1 Э, камеру 14 для подачив зону нагрева сцуцуи газа, привод 15для перемотки микропроволоки, блок управления 16, объектив 17, фотоприемник инфракрасного излучения 18, который подсоединен к источнику питания 19,модулятор 20, устройство 21 для обработки сигнала,Осуществляется предлагаемый способследующим образом.На пути параллельного пучка 22 светового потока идущего от источника света 1, предварительно модулированного, помещают микрообъект 23 перед объективом 2, Теневое (контрастное) изображение 24 микрообъекта оптической системой Э раздввивают, преобразуя в два пслуконтрастных изображения 25, разведенные в режиме настройки на величинуноминального (при симметричном допуске) или среднего (при несимметричномдопуске) контролируемого размера, .Раздвоенное изображение вводят вщель диафрагмы 4 и вырезанный щельюдиафрагмы участок изображения, примыкающий:к месту соприкосновения двух полуконтрастных изображений, проецируютна чувствительный алектрод фотоэлемента 5. Фотоэлемент вырабатывает пропорциональный воспринимаемому световомупотоку алектрический сигнал, которыйпосле прохождения через устройство дляобработки сигнала 6 регистрируют прибором 7 индикации.К усилителю подсоединяют оперативное запоминающее и вычислительное устройство 8, имеющее выход на регистрирующий прибор Р, Между диафрагмой 4 и фотоалементом (в сечении А-А) можетбыть помещено поворотное зеркало (нвчертеже не показано), направляющее изображение в щели диафрагмы в глазнойокуляр, что позволяет осуществить настройку величины раздвоения изображения контролируемого объекта также визуально,Нагрев микропроволоки осуществляютпрямым пропусканием тока, для чего предусматриваются источник питания 10, токоиэмерительный прибор 11, контакты 12,5 7427участку микрообъекта 23, камера 14 сподачей в зону нагрева струи газа например Ф, привод 15 для перемотки микрообъекта,С помошью блока управления 16 осуществляется ручное и автоматическое управление циклом измерения, нагревом микрообъекта и поддувом газа, подачей микрообъекта на измерительную позицию. Лучистый поток от нагретого участка микро- йобъекта 23 вводят с помощью объектива17 на фотоприемник инфракрасного излучения 18, который подсоединен к источнику питания 19.Перед вводом лучистого потока в фотоприемник он модулируется модулятором20. Переменный сигнал с фотоприемника подается на устройство 21 для обработки сигнала и далее - на оперативноезапоминаюшее и вычислительное устройство 8. После сравнения сигналов с оптического и инфракрасного измерительныхканалов и вычисления устройством поправки 8 окончательный результат нодается на регистрирующий прибор 9.25Нагревание микропроволоки осущест.вляют непосредственно перед введениемизображения микрообъекта в объективмикроскопа путем пропускания по микропроволоке электрического тока от источника 10 через контакты 12, подведенные к металлическим направляюшим роликам 13, по которым перематываетсямикрообъект 23 с помощью привода 15с катушками. Благодаря омическому сопротивлени.о участок микрообъекта прогревается, Контроль силы тока осуществляют по токоизмерительному прибору 11,Перед нагреванием в камеру 14 подают струю сжатого (0,1-0,2 атм) газа, ф)который выносит продукты сгорания всторону от измерительной позиции, Принагреве участок микропроволоки излучаетэнергию с частотами инфракрасного спек 45тра, которая воспринимается фотоприемником 18,Электрический сигнал, пропорциональный радиапионной температуре измеряемого участка, подается .с фотоприемника 1850на вход устройства для обработки сигнала 21, отградуированного по калибровочному сигналу на модели абсолютно черного тела, а затем - в оперативное запоминающее и вычислительное устройство 8,где сравнивается с эталонным электричеоким сигналом, вырабатываемым после измерения в световом канале текущего линейного размера микрообъекта и соответст 08 6вукпдем температуре микрообъекта этого же размера без погрешностей формы поперечного сечения,Превьпдение величины электрического сигнала, поступающего с выхода устройства для обработки сигнала 21 в усъройство 8, над эталонным будет свидетельствовать о том, что размеры поперечного сечения в среднем меньше, чем измеренный по световому каналу, а умен шение - .больше. Поправка, величина которой может быть установлена расчетным путем или экспериментально, учитывается оперативным и вычислительным устройством 8 и на регистрирующий прибор 9 выдается уточненный линейный размер поперечного сечения микрообъекта.После осуществления контроля всей длины проволоки токопровод и подвод сжатого газа прекращают. Управление циклом измерения, включая нагревение, осуществление газовой зашиты и подачу проволоки, выполняют через блок управления 16.формула изобретенияСпособ контроля линейных размеров микрообъектов с применением микроскопа, включающего диафрагму, расположенную в плоскости изображения, и фотоэлеМент, заключающийся в том, что получают оптически раздвоенное изображение микро- объекта в щели диафрагмы и регистрируют фотоэлементом световой поток, проходящий через диафрагму, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля, осуществля 1 от на измерительной позиции нагрев контролируемого участка микрообъекта пропусканием по нему электрического тока до температуры сгорания загрязнений и частиц органического происхождения, находяшихся на объекте, обдувают микрообъект сжатымвоздухом, регистрируют инфракрасный лучистый поток с нагретого участка микро- объекта и по величине электрических сигНалов, соответствующих световому и инфракрасному лучистому потокам, судят о контролируемом размере,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 241019, кл, 8 01 В 11/08, 1969.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке2341632/28,кл, 6 01 В 11/02, 18,02.77. (прототип).742705 Составитель Л, ЛобзоваЛ. Народная Техред М. Петко Корректор Е, Папп Тираж 801 БНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и 3035, Москва, Ж, Раушс