SU1017919A1 - Device for continuous measuring of lengthy object length - Google Patents

Device for continuous measuring of lengthy object length Download PDF

Info

Publication number
SU1017919A1
SU1017919A1 SU813318467A SU3318467A SU1017919A1 SU 1017919 A1 SU1017919 A1 SU 1017919A1 SU 813318467 A SU813318467 A SU 813318467A SU 3318467 A SU3318467 A SU 3318467A SU 1017919 A1 SU1017919 A1 SU 1017919A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
same pattern
scanning
same
photodetector
light
Prior art date
Application number
SU813318467A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Овод
Original Assignee
Предприятие П/Я В-8117
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я В-8117 filed Critical Предприятие П/Я В-8117
Priority to SU813318467A priority Critical patent/SU1017919A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1017919A1 publication Critical patent/SU1017919A1/en

Links

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОШР ПРОТЯЖЁННЫХ ОБ1} КТОВ« содержащее последовательно раепоЛоженнЕ е на оптической оси нсточник коллимировгшнЬго света, сканирующее зеркало, первую и вторую сканирующие линзы и фотоприемник, о т л н ч а ю щ е е с   тем, что, с целью повышений точности измерени  MHKPOHH&IX и субмикронных прот женных объектов, оноснабжено диафрагмой, расположенной между сканирукщим зеркалом и задней фокальной плоскостью первой сканирующей линзы , и заградктельньвл фильтром, установленнь м между этой плоскостью и фотоприемнйксм и пропускающим рассе н1ШЙ на объекте свет.A DEVICE FOR CONTINUOUS MEASUREMENT OF THE PROMOTIONAL SURFACE OF OB1} CTO “containing sequentially placed on the optical axis on the optical axis of the collimated light, the scanning lens, the first and second scanning lenses, and the photoreceiver, with the same pattern, the same pattern, and the same sensor, the first, and the second scanner, and the photodetector, with the same pattern, the same pattern, the same pattern, and the same sensor, the first and second scanners, and the photodetector, with the same pattern, the same pattern, the same pattern, and the same sensor, the first and the second scanners, and the photodetector, with the same pattern, the same pattern, the same pattern, and the same pattern; accuracy of measurement of MHKPOHH & IX and submicron extended objects, it is supplied with a diaphragm located between the scanning mirror and the rear focal plane of the first scanning lens, and blocked with a filter fotopriemnyksm transmissive and scattering n1ShY light on the subject.

Description

J 5 . 10 10 Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к сред ствам дл  измерени  тонких прот женных объектов оптическими методами, и может быть использовано дл  непрерывно го неразрушающего контрол  неподвижных и движущихс  оптических волокон, тонких нитей,проволоки микронных и субмикронных размеров. Известно устройство дл  измерени  толщины прот женных объектов, содержащее источник коллимированного моно хроматического света, диафрагму, собирающую линзу, регистратор. Объект освещают сход щимс  пучком света, а получаема  при этом дифракционна  картина записываетс  регистратором. Толщину объекта определ ют путем сравнени  полученной дифракционной картины с эталонной 1. Ввиду необходимости пересчета или сравнени  с эталоном данное устройст во не обладает высокой точностью измерени  и, кроме того, не может обес печить непрерывный контроль толщины движущихс  прот женных объектов. . Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устрой ство дл  непрерывного измерени  толщины прот женныхобъектов, содержаще последовательно расположенные на одной оптической оси источник коллимиро ванного света, расширитель луча, цилиндрическую линзу, сканирующее зеркало , первую и вторую сканирующие линзы и фотоприемник 21. Недостатком известного устройства  вл етс  больша  погрешность, возникающа  при измерении толщины микронных и субмикронных объектов, т.е. объектов, поперечные размеры которых пор дка нескольких дес тков микромет ров и меньше. Действительно, при пересечении в измерительной зоне скани рующим лучом прот женного цилиндрического объекта, диаметр которого со измерим с высотой луча (и меньше ее) , световой импульс сканировани  уже не разрываетс , а становитс  бимодаль ным, на его вершине образуетс  провал , форма которого имеет вид перевернутой гауссовской кривой (так как распределение плотности мощности в пучке лазера-источника коллимированного света подчинено нормальному рас пределению) . Глубина провала дл  микронных цилиндрических объектов соета .вл ет сотую (и менее) часть высоты всего импульса сканировани , пропорциональна мощности, приход щейс  на контур объекта, и в первом приближении - площади,  вл ющейс  общей дл  сечени  луча лазера в измерительной зоне и контура объекта. Эта площадь зависит от угла между осью симметрии объекта и большой осью эллиптического сечени , что  вл етс  источником высокой погрешности. Таким образом, больша  погрешность измерени , низка  разрешающа  способность (зависимость амплитуды импульса от диаметра объекта имеет малую крутизну) делают устройство практически неприменимым дл  измерени  тонких цилиндрических объектов диаметром, например, менее 50 мкм. Кроме того, в устройстве сечение луча света на сканирующем зеркале меньше сечени  луча в измерительной зоне (в 5-8 раз),а следовательно , во столько же раз интенсивность излучени  в сечении сканирующего зеркала больше, чем интенсивность в измерительной зоне. Следовательно, на сканирующем зеркале образуетс  втора  чувствительна  зона с наибольшей интенсивностью света в сечении, восприимчивой к посторонним частицам, что приводит к региртрации ложных сигналов , соответствующих размерам этих частиц, и также к снижению точности измерени . Цель изобретени  - повышение точности измерени  толщины микронных и субмикронных прот женных объектов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  непрерывного измерени  толщины прот женных объектов снабжено диафрагмой, расположенной между сканирующим зеркалом и задней фокальной плоскостью первой сканирующей линзы, и заградительным фильтром, .установленным между этой плоскостью и фотоприемником и пропускающим рассе нный на объекте свет. На фиг. 1 изображена принципиальна  схема устройства дл  непрерывного измерени  толщины прот женных объектов; на фиг. 2 - вид сверху на фиг.1. Устройство содержит источник 1 коллимированного света, мотор 2 дл  вращени  сканирующего зеркала 3, расположенного в фокусе первой сканирующей линзы 4, диафрагму 5, направл ющее приспособление б, предназначенное дл  размещени  неподвижного или перемещающегос  в осевом направлении измер емого объекта 7 в задней фокальйой плоскости 8 линзы 4,  вл ющейс  одновременно плоскостью симметрии измерительной зоны. Заградительный фильтр 9 установлен перед второй сканирующей линзой 10, собирающей рассе нный на объекте 7 свет на фотоприемник 11. Диафрагма 5 расположена в промежутке между сканирующим зеркалом.3 и задней фокальной плоскостью 8 первой сканирующей линзы 4, а загради-тельный фильтр 9 - в промежутке между фокальной плоскостью8 и фотоприемником 11. Устройство работает следующим образом . Источник 1 (фиг. 1) коллимированного монохроматического света направл ет луч на сканирующее зеркало 3, наход щеес  в фокусе первой сканирующей (сферической) линзы 4. Отрахсенньй от сканирующего зеркала 3 луч света фокусируетс  линзой 4 в зоне измерени  в п тно диаметром , превышающим толщину измер емого микронного объекja 7. Данное условие необходимо дл  получени  интенсивного рассе ни  света на измер емом прот женном объекте 7, проход щем ерез геометрический центр измерительной зоны. Направл ющее приспособление 6 фиксирует положение неподвижного или перемещающегос  в осевом направлении объекта 7 в задней фокальной плоскости 8 линзы-4 Эта плоскость  вл етс  одновременно плоскостью симметрии измерительной зоны. Мотор 2 вращает сканирующее зеркало 3 так, что. луч, сфокусированный в круглое п тно, осуществл ет повтор ющуюс  развертку в зоне измерени  по линии, перпендикул рной направлению движени  исследуемого объек та 7. Световой импульс рассе ни , об разуемый при пересечении луча света тонкого прот женного объекта 7,несет информацию о толщине объекта 7 в точ ке пересечени . Рассе нный раетс  линзой 10 на фотоприемник 11. Заградительный фильтр 9 пр моугольно формы, высота которого определ етс  углом расходимости луча, а длина диапазоном сканировани , не допускает пр мого попадани  на фотоприемник 11 сканирующего луча. Диафрагма 5 ограничивает диапазон сканировани  луча до величины, соизмеримой с возможными отклонени ми прот женного.объекта 7 от геометрического центра измерительной зоны, возникающими в процессе движени  объекта 7. В св зи с установкой заградительного фильтра и диафрагмы фотоприемник регистрирует только рассе нный на объекте измерени  свет. Вследствие этого резко возрастает крутизна функциональной зависимости регистрируемого сигнала от тол1ф1Ны микронных и субмикронных прот женных объектов, а следовательно, и точность измерени . Увеличение точности измерени  толщины микронных и субмикронных прот женных объектов достигаетс  также исключением цилиндрической линзы и расширител , так как в-результате изменени  профил  сканирующего луча уменьшаетс  веро тность измерени  постороннего микрообъекта,а на результате измерени  не сказЁаваютс  возможные отклонени  угла между геометрической осью объекта и направлением сканировани  луча.J 5. 10 10 The invention relates to a measurement technique, in particular, to means for measuring thin extended objects by optical methods, and can be used for continuous non-destructive testing of fixed and moving optical fibers, thin filaments, micron and submicron-sized wires. A device for measuring the thickness of objects that contains a source of collimated mono-chromatic light, a diaphragm, a collecting lens, a recorder is known. The object is illuminated with a convergent light beam, and the resulting diffraction pattern is recorded by the recorder. The thickness of the object is determined by comparing the obtained diffraction pattern with the reference one. Due to the need for recalculation or comparison with the standard, this device does not have a high accuracy of measurement and, moreover, cannot provide continuous monitoring of the thickness of moving objects. . The closest to the invention to the technical essence is a device for continuous measurement of the thickness of extended objects, containing in series on the same optical axis a source of collimated light, a beam expander, a cylindrical lens, a scanning mirror, the first and second scanning lenses, and a photodetector 21. A disadvantage of the known device is a large error that occurs when measuring the thickness of micron and submicron objects, i.e. objects whose transverse dimensions are on the order of several tens of micrometers and less. Indeed, when a scanning cylindrical object intersects with the beam height (and less than it) is crossed by a scanning beam in the measuring zone, the scanning light pulse no longer breaks, but becomes bimodal, a dip appears at its top, the shape of which an inverted Gaussian curve (since the distribution of the power density in the beam of a source-collimated light laser is subject to the normal distribution). The depth of the dip for micron cylindrical objects connects the hundredth (or less) part of the height of the entire scanning pulse, proportional to the power applied to the object's contour, and in the first approximation to the area that is common to the cross section of the laser beam in the measuring zone and the contour of the object . This area depends on the angle between the axis of symmetry of the object and the major axis of the elliptical section, which is a source of high error. Thus, the large measurement error, low resolution (the dependence of the pulse amplitude on the diameter of the object has a small slope) makes the device practically inapplicable for measuring thin cylindrical objects with a diameter of, for example, less than 50 µm. In addition, in the device, the cross section of the beam of light on the scanning mirror is less than the cross section of the beam in the measuring zone (5-8 times), and consequently, the same intensity of radiation in the cross section of the scanning mirror is greater than the intensity in the measuring zone. Consequently, a second sensitive zone is formed on the scanning mirror with the highest intensity of light in the cross section, susceptible to foreign particles, which leads to the registration of spurious signals corresponding to the sizes of these particles, and also to a decrease in the measurement accuracy. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the thickness of micron and submicron extended objects. This goal is achieved in that the device for continuous measurement of the thickness of extended objects is provided with a diaphragm located between the scanning mirror and the back focal plane of the first scanning lens, and a barrier filter installed between this plane and the photoreceiver and transmitting light scattered on the object. FIG. 1 is a schematic diagram of a device for continuously measuring the thickness of extended objects; in fig. 2 is a top view of FIG. The device contains a source of collimated light 1, a motor 2 for rotating a scanning mirror 3 located at the focus of the first scanning lens 4, a diaphragm 5, a guiding device b for accommodating a fixed or axially moving object 7 in the rear focal plane 8 of the lens 4, which is simultaneously the plane of symmetry of the measuring zone. The barrier filter 9 is installed in front of the second scanning lens 10, collecting light scattered on object 7 onto the photodetector 11. Aperture 5 is located in the gap between the scanning mirror.3 and the rear focal plane 8 of the first scanning lens 4, and the barrier filter 9 is in the gap between the focal plane8 and the photodetector 11. The device operates as follows. The source 1 (Fig. 1) of collimated monochromatic light directs the beam to a scanning mirror 3 located in the focus of the first scanning (spherical) lens 4. A light beam from the scanning mirror 3 is focused by the lens 4 in the measurement zone in a spot exceeding the thickness measured micron object 7. This condition is necessary for obtaining intense light scattering on the measured object 7, passing through the geometric center of the measuring zone. The guiding device 6 fixes the position of a stationary or axially moving object 7 in the rear focal plane 8 of the lens-4. This plane is simultaneously the plane of symmetry of the measuring zone. Motor 2 rotates the scanning mirror 3 so that. a beam focused in a circular spot performs a repetitive sweep in the measurement zone along a line perpendicular to the direction of movement of the object 7. The scattering light pulse generated when a thin extended object 7 light beam crosses the information about the thickness of the object 7 at the intersection point. Scattered by lens 10 on photodetector 11. The barrier filter 9 is of a rectangular shape, the height of which is determined by the angle of divergence of the beam, and the length by the scanning range prevents direct contact with the photodetector 11 of the scanning beam. The diaphragm 5 limits the scanning range of the beam to a value commensurate with possible deviations of the extended object 7 from the geometric center of the measurement zone arising during the movement of the object 7. In connection with the installation of the barrier filter and the aperture, the light detector scattered on the object of measurement . As a result, the steepness of the functional dependence of the recorded signal on the thickness of micron and submicron extended objects, and, consequently, the accuracy of measurement, increases sharply. An increase in the accuracy of measuring the thickness of micron and submicron extended objects is also achieved by eliminating a cylindrical lens and an expander, as a result of a change in the scanning beam profile decreases the probability of measuring an extraneous micro-object, and the result of the measurement does not affect the possible deviations of the angle between the geometric axis of the object and the scanning direction. ray.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛВДЙМ ПРОТЯЖЁННЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащее последовательно расположенные на оптической оси источник коллимированного света, сканирующее зеркало, первую и вторую сканирующие линзы и фотоприемник, ό т лич а ю щ ё е с я тем, что, с целью повышений точности измерения микронных и субмикронных протяженных объектов, оно снабжено диафрагмой, расположенной между сканирующим зеркалом и задней фокальной плоскостью первой сканирующей линзы, и заградительны* Фильтром, установленным между этой плоскостью й фотоприемййком и пропускающим рассеянный на объекте свет.A DEVICE FOR CONTINUOUS MEASUREMENT OF TOLVEDIME LENGTHED OBJECTS, containing a collimated light source sequentially located on the optical axis, a scanning mirror, first and second scanning lenses and a photodetector, is personal with the aim of increasing the accuracy of measuring micron and submicron extended objects, it is equipped with a diaphragm located between the scanning mirror and the rear focal plane of the first scanning lens, and are obstructed * A filter installed between this plane iemyykom and transmitting diffused light on the subject. //
SU813318467A 1981-07-07 1981-07-07 Device for continuous measuring of lengthy object length SU1017919A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813318467A SU1017919A1 (en) 1981-07-07 1981-07-07 Device for continuous measuring of lengthy object length

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813318467A SU1017919A1 (en) 1981-07-07 1981-07-07 Device for continuous measuring of lengthy object length

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1017919A1 true SU1017919A1 (en) 1983-05-15

Family

ID=20969520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813318467A SU1017919A1 (en) 1981-07-07 1981-07-07 Device for continuous measuring of lengthy object length

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1017919A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1 .Акцептованна за вка Великоб танни 1280211,KA.Q 01 в 11/08,1972. 2. Патеитоал 4074938, кл. С, 01 В 11/10, 1978 (прототип) . *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5159412A (en) Optical measurement device with enhanced sensitivity
US5076692A (en) Particle detection on a patterned or bare wafer surface
US4402607A (en) Automatic detector for microscopic dust on large-area, optically unpolished surfaces
US3667846A (en) Optical surface inspection apparatus
CA1300369C (en) Distance measuring device
US5576831A (en) Wafer alignment sensor
JP4455730B2 (en) Method and apparatus for particle evaluation using multi-scan beam reflectivity
US4897536A (en) Optical axis displacement sensor with cylindrical lens means
JP2529691B2 (en) Optical distance measuring device and device for determining the position of a component on a support member
JPH10213539A (en) Detecting device for near-wafer particulate in semiconductor device manufacturing equipment
US4861164A (en) Apparatus for separating specular from diffuse radiation
US5719840A (en) Optical sensor with an elliptical illumination spot
KR0125442B1 (en) Method and apparatus for the optical detection of the roughness profile of a material surface
US6181422B1 (en) Optical surface measurement apparatus and methods
US4099051A (en) Inspection apparatus employing a circular scan
US5155372A (en) Optical inspection system utilizing wedge shaped spatial filter
US4690565A (en) Optical apparatus for the detection of scattered light
US5124563A (en) Optical scanning method and device for measuring the width of lines
US3736065A (en) Radiation sensitive means for detecting optical flaws in glass
SU1017919A1 (en) Device for continuous measuring of lengthy object length
CN110799816B (en) Measuring probe for beam scanning
US6844537B2 (en) Method and device for measuring the velocity of a moving surface
US4190367A (en) Device for establishing a condition at the surface of a subject
KR19980081410A (en) Method and apparatus for non-contact measurement of the shape of an object
JPH07209169A (en) Method and device for measuring spatial distribution of concentration and grain size of floating particle group