Способ определения показателя преломления конденсированного газа

)5 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 14 Ф: 2 С 9 Рпреломления поглощаю - показатель поглощения ложки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил,где п 2 - показател щей подложки. К 2 поглощающей под ической в криоя оптиованых газовых строте К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Крылова Т.Н, Интерференционные покрытия. Л.: Машиностроение, 1973, с. 207.Олейников Л.М, и Глазунов В.Д. Установка для определения плотности криоосадков, Вопросы атомной науки и техники.Сер, Общая и ядерная физика. - . М., ЦНИИТЭМ по атомной науке и технике, 1984, вып;(26); с, 10-16,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ КОНДЕНСИРОВАННОГО ГАЗА Изобретение относится к физ оптике и может быть использовано вакуумной технике для определени ко-физических свойств конденсир газов, а также для исследованияпотоков,Потребности развития исследований в области космонавтики, ядерной энергетики, физики плазмы, разработки крупных сверхпроводящих устройств поивели к созданию качественно новых вакуумных систем, в которых необходимый вакуум достигается с помощью криоохлаждения,По чистоте свободной от углеводородов атмосферы остаточных газов, низкому предельному давлению с учетом возможно короткого времени откачки, высокой удельной(57) Изобретение м.б. использовано в криовакуумной технике для исследования газовых потоков. Для повышения точности по предлагаемому способу монохроматическое излучение направляют нормально к поверхности подложки; а интерферограммы получают при интерференции пучков, отраженных от поверхности криоосадка и соответственно поглощающей и прозрачной подложке, охлажденных до одинаковой температуры, определяют начало координат, разность фаз о интерферограмм,а показатель преломления п 1 конденсированного газа определяют по формуле деиствия, крионасосы превосхоычные высоковакуумные насосы. азработке или выборе наиболее тельного способа криооткачки, а ышения ее эффективности, необитывать оптико-физические свойенсирующихся газов.ейшей характеристикой конденсигазов является их плотность, т плотности может быть произвелее точно на основе показателя ния конденсированного газа. дят все об При р предпочти также пов ходимо уч ства конд Важн рованных Расче ден наибо преломлеТочное значение показателя преломления дает возможность правильно определить скорость образования криоосадка и его структуру.Известны способы определения показателя преломления прозрачной пленки на прозрачной подложке, основанные на регистрации интерференции, возникающей при сложении двух лучей, отраженных от поверхности пленки и подложки, например, способ Абелеса, включающий определение угла падения О р-поляризованного моно- хроматического света, при котором интенсивности пучков, отраженных от поверхности подложки с пленкой и без пленки, будут равны, а показатель преломления пленки вычисляется из соотношения 1 ц О = пппб/по, где пппб - показатель преломления пленки, по - показатель преломления подложки.Недостатком такого способа является ограниченная область применения. Этот способ дает достаточно точный результат только в случае определения показателя преломления однородной пленки. Для конденсированного газа характерна неоднородная, столбчатая структура слоя, что необходимо учитывать при определении показателя преломления. Кроме того, этот способ трудно реализовать в криовакуумной технике из-за ограниченного рабочего объема камеры.Наиболее близким к изобретению является способ определения показателя преломления конденсированного газа в криовакуумной камере, включающий направление на подложку с растущим криоосадком монохроматического излучения под разными углами; регистрацию интерферограмм двух отраженных пучков света, Показатель преломления определяется по соотношению: где ф 1, ф 2 - углы падения пучков света;п 11, гпг - количество минимумов на интерферограммах, соответствующих углам падения ф 1 и 1 ф за одинаковый промежуток времени,Недостатком способа является невысокая точность при определении показателя преломления слоев неоднородной структуры.Целью изобретения является повышение точности определения показателя преломления конденсированных газов.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения показателя преломления слоя конденсированного газа в криовакуумной камере, включающему направление монохроматического излучения на подложку с криоосадком и регистрацию интерферограмм, излучение направляют нормально к поверхности подложки, формируют интерферограммы со сдвигом фаз, определяют разность фаз ринтерферограмм, а показатель преломления п 1 конденсированного газа находят по формуле(1) где п 1, К 2 - показатели преломления и поглощения поглощающей части подложки соответственно. 15 Записать интерферограмму со сдвигом фаэ можно различными путями. Например, путем интерференции излучения, отраженного от поверхности криоосадка и охлажденных до одинаковой температуры 20 поглощающей и прозрачной частей подложки,Или интерферограммы со сдвигом фаз формируют путем интерференции излучений с длинами волн Л 1 и Л 2, отраженных от подложки выполненной прозрачной для Л 1 и поглощающей для Лг, а сдвиг фаз р находят по формуле Р=- Л -Лг), Л С 12б 1 где б 1 и бг - расстояния на интерферограммах от начала координат до первого минимума для Л 1 и Л 2 соответственно.Повышение точности стало возможным благодаря выбору в качестве измеряемой величины разности фаз двух интерферограмм. Эту разность фаз представляется возможным измерить в малый отрезок времени, за который практически не сказывается влияние изменения структуры криоосадка, Выбор в качестве измеряемой величины разности фаз накладывает жесткие условия построения интерферограммы, а именно параллельности падения излучения на образец в обоих случаях,Выбор математической обработки результатов измерения ставит условием строго определенное падение излучения на поверхность рабочего элемента, а именно нормальное падение, что, в свою очередь, приводит к дополнительному повышению точности за счет исключения влияния анизотропии растущего слоя криоосадка.На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации способа определения показателя преломления конденсированных газов; на фиг. 2 и 3 - интерферограммы.Устройство содержит камеру 1, подложку 2, окно 3, светоделительную пластину 4, источник 5 излучения, светоделительную1721477призму 6, приемники 7 и 8 излучения, уси- величину разности фаз о, которая зависитлители 9 и 10 и самописец 11. от оптических постоянных подложки и пленНа Фиг. 2 изображены интерферограм- ки, Интерференционная картина, пол чен - у щая растущей пленке ная от системы прозрачная подложка -лученна поглощающей подложке; 13 - соответст- пленка, необходима для определения начавующая растущей пленке на прозрачной 5 ла координат. По интерферограммам опреподложке; отрезок Л соответствует двум деляют величину р . Для этого измеряютточкам с одинаковой фазой; отрезок х сост- длину отрезка Л фиг.2), что соответствуетветствует периоду интерферограммы. По точкамодинаковыхфаз, Разностьфаэопреоси абсцисс обозначено время Т, по Оси деляют из соотношениякоординат - интенсивность . 10 2 ГНа фиг, 3 изображены интерферограм- ф х (2)мы: 14 - полученная при облучении Я 1; 15 - Определив таким образом величин;О иу при 2; б 1, б 2 - расстояние от зная значение оптических постоянных по - ичину;О иначала координат до первого минимума для глощающей подложки, определяют значедлин волн Л 1 и Я 2 соответственно. 15 ние показателя преломления слояСпособ осуществляется следующим об- конденсированного газа из выражения (1),П р и м е р, В криовакуумной камере 1 сразом.В криовакуумной камере создают необ- окном 3 размещена подложка 2, поверхходимое давление. В зависимости от соста- ность которой устанавливается перпендикува газа и структуры исследуемого слоя 20 лярно оптической оси окна 3. Длявыбираюттемпературу подложки, охлажда- исключения колебания температуры поглоют ее до этой температуры и поддерживают щающей и прозрачной частей подло жки,н изменнои в течение всего рабочего они конструктивно выполнены в виде однойцикла изме ений, пластины селенида цинка, половина котороНа поверхность подложки направляют 25 го была покрыта пленкой золота и являласьпотокисследуемогогаза,приэтомнаповер- поглощающей подложкой. Пластину изхности образуется слой криоконденсата. ЕПЯе охлаждают до необходимой темпе аД е нормально к поверхности рабочего туры. В качестве источника оптического из- раэлемента направляют два параллельных лучения был взят Не-йе лазер с длинойпучка света Л 1 и Л 2: луч Л 1 падает на погло волны излучения 0,63 мкм. Значение оптищающую подложку, а Л 2 - на прозрачную. ческих постоянных золота для излучениятраженные от рабочего элемента лучи Не-Ме лазера составляет: показатель преЛ и Л 3 являются результатом сложения ломлениЯ п 2=0,36, показатель поглощениЯдвух лучей: луча, отраженного от растущего К 2 = 2,19. Для упрощения конструкции излуслоя криоосадка, и луча, отраженного от по чателя в установке использован один источглощающей (Л 1) и прозрачноЙ (Л 3) час й ник учения, а два параллельных лучаподложки.получают делением пучка с помощью светоВ отражеотраженном от поглощающей подделительной пластины 6. Для регистрациилОжки луче света электромагнитная волна 40изменяет фаз б - электрическая схема, которая включает приняет Фазу колЕ аниЙ по ОТНОШЕНИЮ кпадающей на величину от О до ив а емники 7 и 9 оптического излучения, усилители 9 и 10 и самописец 11.мости от показателя поглощения подложки.Если на поверх си н поверхности подложки будет проОбъектом анализа является поток аргона,зрачная пленка, отраженные от подложки и 45 Пе е н чпленки лучи интерферируют. ИнтерференПеред началом исследования камеру 1ционную картину можно зарегистрировать ч готкачивают до давления 10 то . Послна самописце. В сл чае непслучае непрерывно измечего подложку охлаждают криоагентом. Даняющейся толщины плен фонная картина представляет собойки интер еренци- поток аргона; на пове хнр ; рхности начинает рагармонически изменяющуюся кривую, р д дложку ОблучаютОи 50 сти слой к иооса ка, По лолучами Л 1 и Л 2. Полученные при отраженииачной подложки отра- от погло аю ей и иженная волна не изменяетсвоей ф . Ещ щеи и прозрачной подложектеперь получить интерферограмм, о РФ Р ц онные картины регистрируютазы. Сли инте е ен иженных лучей От систем прозрачная по 5 на ленте самописца Для удобства Определожка - пленка и поглощающая подложка - ф РФ Ро раммы, сопленка, причем толщина пленки в обоих Ответству щ Роу криоосадка наслучаях должна быть равна, то интерферог-РО Рачнои (13) подпоглощающей (12) и и оз ачной 13 поеРОг ложках, совмещены на одном рисунке.ич ются одна от другой лишь на1721477 ИН н оставитель Ю. Гриневаехред М.Моргентал Корректор Э. Лончако едактор Н. Рогул Заказ 947 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5