SU1027510A1 - Устройство дл измерени линейных размеров малых объектов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЯНЫХ РАЗМЕРОВ МАЛЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащее оптическую преОбраэутцую систему дл  формировани  дифракционной картины объекта, состо щую из последовательно расположенных на одной оси лазера, телескопического : узла, Фурье-объект-ива и маски, и фотоэлектрическую систему ангшиэа параметров дифракционной картины, включгиощую фотоприёмник и электронной блок обработки сигнсша, отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона контролируешь ; объектов и повыаени  надежности устройства, оно снабжено фотохромной пластинкой с логарифмическим коэффициентсм пропускани  амплитуды световой волны, установленной в плоскости анализа оптической преобразующей системы , вторым Фурье-о&ьективом и фотохромной пластинкой с антилогарифмическим коэффициент 1 пропускани  амплитуды световой волны, последовательно расположенными по ходу светового потока между фотохромной пластинкой с логарифмическим :коэффициентси4 пропускани  амплитуды световой волны и фотоприемнйком, и точечной узкопольной диафрагмой, установленной перед фотоприемником, маска расположена в плоскости спектрального анализа оптической преобразующей системы и в ней выполнены два точечных отверсти , a рассто ние между вторым Фурье-объек; тивом и маскОй пропорционально ширине интерференционных полос-дифракци-.онных максимумов интерферограмки,сформированной BToiMdM Фурье-объективом ю ел

Description

Изобретение относитс  к измеритеной технике и может быть использовано дл  измерени  линейных размеров малых объектов, в частности, в микробиологии дл  измерени  размеров при анализе формы и пространственно расположени  микроорганизмов, в медицине - дл  анализа компонент кров и т.д.

: Известно устройство дл  измерени  толщины проволоки, тонких валов нитей и т.п., содержащее лазер, оптическую коллимационную систему, Фу рье-объектив, систему сканировани  дифракционной картины и систему обработки фотосигнала, fll. Недостатками данного устройства  вл ютс  неприменимость дл  измерени  размеров объектов с периодической пространственной структурой; сложность и громоздкость оптических систем, что усложн ет юстировку, нестабильность метрологического нул  устройства .из-за-вли ни  флуктуации выходной мощности излучени  лазера при абсолютных методах измерений. Наиболее близким к предлагаемсму по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  линейных размеров малых объектов, содержащее оп тическую преобразующую систему дл  формировани  дифракционной картины объекта, состо щую из последовательно расположенных на одной оси лазера , телескопического узла, Фурье объектива и маски, и фотоэлектричес кую систему анализа параметров дифракционной картины, включак цуто фотоприемник и электронный блок обработки сигнала. Маска расположена в фокальной плоскости Фурье-объектива и выполнена в щелевого диска 2.

Недостатками известного уетройст ва  вл етс  возможность измерени  только линейных размеров простых детер1Иинированных объектов, неприменимость дл  измерени  энергетических параметров дифракционных картин, что ограничивает диапазон контроли:руемых объектов, термонестабильность : электронной аналоговой аппаратуры ;обработки фотосигнала, вызьшгиоща  нестабильность метрологического нул  устройства, что снижает надежность работы устройства. i Цель изобретени  - расширение диа пазона контролируемых объектов и повышение надежности устройства. : Поставленна  цель достигаетс  тем что устройство дл  измерени  линейных размеров мгилых объектов, содержащее оптическую преобразующую систему дл  формировани  дифракционной Iкартины объекта, состо щую из последвательно расположенных на одной оси .лазера, телескопического узла,

объектива и маски, и фотоэлектрическую систему анализа парс1метров дифракционной картины, включакнцую фотоприемник и электронный блок обработки сигнала, снабжено фотохромной пластинкой с логарифмическим коэффициентом пропускани  амплитуды световой волны, установленной в плоскости анализа оптической преобразующей системы, вторым Фурье-объективом и фотохромной пластинкой с антилогарифмическим коэффициентом пропускани  гимплитуды световой волны, последовательно расположенными по ходу светового потока между фотохромной пластинкой с логарифмическим коэффициентом про11ускани  амплитуды световой волны и фотоприемником, и точечной узкопольной диафрагмой, установленно перед фотоприемником, маска расположена в плоскости спектрального анализа оптической преобразукадей системы ив ней выполнены два точечных отверсти , а рассто ние между вторым Фурье-объективом и маской пропорционально ширине интерференционных поло дифракционных максимумов интерферограммы , сформированной вторым Фурьеобъективом .

На чертеже изображена принципиальна  схема устройства дл  измерени  линейных размеров малых объектов.

Предлагаемое устройство дл  измерени  размеров малых объектов-содержит оптическую преобразующую систему дл  фор14ировани  дифракционной картины объекта и фотоэлектрическую систему анализа параметров дифракционной картины.

Оптическа  преобразующа  система содержит расположенные последовательно на одной оси лазер 1, телескопический узел 2 дл  расширени  пучка излучени  лазера 1, первый Фурьеобъектив 3, который предназначен дл  формировани  дифракционной картины измер емого объекта 4 и толстую маску 5, пpeднaзнaчeннsпo дл  фо 1ировани  дифракционной картины и содержащую два точечных отверсти  диаметром , равным половине радиуса перет жки пучка излучени  лазера 1, и фОтохромную стекл нную пластинку б с логарифмическим 1 оэффициентом пропускани  амплитуды световой волны . Рассто ние между, отверсти ми маски 6 больше суммы двух диаметров перет жки пучка. На рассто нии от маски 5 расположен второй Фурьеобъектив 7, предназначенный дл  формировани  интерферограммы, дифракционных максимумов, выделенных маской 5 из дифракционной картины измер емого объекта 4. Рассто ние С пропорционально требуемой ширине интерференционных полос интерферограммл . За Фурье-объективом 7 расположена фотохромна  стекл нна  пластинка 8 с антилогарифмическим коэффициентом пропускани  амплитуды световой волны.

Фотоэлектрическа  система ангшиэа параметров дифракционной картины содержит узкопольную точечную диафрагму 9, за которой расположен фотоприем ик 10, выход которого через усилитель 11 подключен к электронному блоку 12 обработки сигнала. )

Устройство дл  измерени  линейных размеров малых объектов работает следующим образом.

Пучок излучени  лазера 1 расшир етс  до требуемых размеров телескопическим узлом 2 и освещает измер емый объект 4. На пространс5гвенной структуре объекта 4 светова  волна дифрагирует и Фурье-объективом 3 в плоскости спектрального анализа формируетс  дифракционна  картина измер емого объекта 4, Поскольку .пространственна  структура измер емого объекта 4  вл етс  квазипериодической, то дифракционное изображение состоит из периодически повтор ющихс  максимумов освещенности .

Амплитуды дифракционных максимумов пр мо пропорциональны мощности излучени  лазера и фуикциональнр зависимыОТ величины среднеквадратического отклонени  от периодичности пространственной структуры измер еого объекта 4. Точечными отверсти и маски 5 выдел ютс  центральные асти, т.е. амплитуды в распределении освещенности двух максимумов ифракционной картины, логарифмируе ые в дальнейшем фотохромной стекл нной пластинкой б с логарифмическим оэффициентом пропускани  амплитуды ветовой волны. Фурье-объективом 7 ормируетс  интерферограмма дифракционных максимумов, ширина интерференционных полос которой пропорциональна рассто нию f между Фурье-объективом 7 и маской 5. Поэтому максимумы освещенности интерференционных

полос, т.е. светлые полосы, соответствуют сумме логарифмов амплитуд выделенных дифракционных максимумов, , а минимумы освещенности интерференционных полос, т.е. темные полосы

0 соответствуют разности логарк моъ амплитуд выделенных дифракционных максимумов. Второй фотохромной пластинкой 8 выполн етс  антилогарифмирование распределени  световой волны

s в интерферограмме согласно опреде-. ленному алгоритму, и в дальнейшем анализируетс  фотоэлектрической системой анализа парс1метров дифракционной картины. Дл  этого фотоприемник 1C с точечной узкопОЛЬной диафраг0 мой 9 на входе помещают на темной полосе интерферограммы, амплитуда которой определ етс  по показани м электронного блока 12 обработки сигнала. Таким образом, аьшлитуда (либо освещенность; темных интерференционных полос интерферограммы на выходе электронного блока 12 обработки сиг ,нала пропорциональна отношению амплитуд двух фракционных Максимумов

0 измер емого объекта 4, величина которого уменьшаетс  по мере увеличени  среднеквадратического отклонени  от периодичности пространственной структуры измер емого объекта 4.

5

Предлагаемое устройство позвол ет расширить функциональные возможности устройства, повысить стабильность метрологического нул  устройства до 2%, устранить вли ние результата

0 измерений от временных флуктуации выходной мощности излучени  лазера, получить высокую те1 «остабильноств и точность измерени .

Claims (1)

1. (57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ МАЛЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащее оптическую преобразующую систему для формирования дифракционной картины объекта, состоящую из последовательно расположенных на одной оси лазера, телескопического узла, Фурье-объектива и маски, и фотоэлектрическую систему анализа параметров дифракционной картины, включающую фотоприемник и электронный блок обработки Сигнала, отли- чающееся тем, что, с целью расширения диапазона контролируемых : объектов и повинения надежности устройства, оно снабжено фотохромной пластинкой с логарифмическим коэффициентом пропускания амплитуды световой волны, установленной в плоскости анализа оптической преобразующей системы, вторым Фурье-объективом и фотохромной пластинкой с антилогарифмическим коэффициенте»! пропускания амплитуды световой волны, последовательно расположенными по ходу светового потока между фотохромной пластинкой с логарифмическим 'коэффициентом пропускания амплитуды световой волны и фотоприемником, и точечной узкопольной диафрагмой, установленной перед фотоприемником, маска расположена в плоскости спектрального анализа оптической преобразующей системы и в ней выполнены два точечных отверстия, а расстояние между вторым Фурье-объективом и маской пропорционально ширине интерференционных полос-дифракци-'.' онных максимумов интерферограмш, сформированной вторым Фурье-объективом,