SU1149187A1 - Устройство дл измерени толщины и диэлектрической проницаемости диэлектрических пленок - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК, содержащее последовательно соединенные частотно-модулированный СВЧ-генератор , волноводно-лучевой переход, вращатель плоскости пол ризации, передающую антенну, делитель луча, к первому плечу которого обращен вход резонатора с зеркалами, в котором при измерени х исследуема  диэлектрическа  пленка расположена под углом 45 к оси резонатора, перпендикул рной первому плечу делител  луча первый приемный блок, подсоединенный через первую приемную антенну к второму плечу делител  луча, и регистрирующий блок, отличающеес  тем, что, с целью повьвпени  точности измерений и расширени  его функциональных возможностей путем измерени  толщины диэлектрических пленок, в него введены перва  и втора  пол ризационные проволочные рещетки, причем проволочки обеих пол ризационных проволочных решеток параллельны, втора  и треть  приемные антенны, второй приемный блок и корректор, первый приемньш блок выполнен в виде блока измерени  диэлектрической проницаемости, выход резонатора расположен со стороны, противоположной его входу, причем перва  пол ризационна  проволочна  решетка установлена в центре резонатора под углом 45° к оси резонатора и под (Л таким же углом к первом плечу делис: тел  луча, втора  пол ризационна  проволочна  решетка установлена, у выхода резонатора так, что ее первый выход соединен с регистрирующим блоком через последовательно соединенные третью приемную антенну, второй приемный блок и корректор, со а ее второй выход через втор5 приемную антенну подсоединен к второму входу блока измерени  диэлектри00 ческой проницаемости, выход кото рого соединен с управл ншц1м входом корректора, а зеркала резонатора выполнены в виде двух пр моугольных двугранных уголковых отражателей с гран ми, расположенными под углом j 45 к оси резонатора и с возможностью поворота вокруг оси резонатора.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в радиотехнической, химической и других област х прЬмьшшености , где необходим бесконтактный неразрушаюищй контроль толщины и диэлектрической проницаемости тонких пленок.

Известно устройство дл  измерени  диэлектрической проницаемости или толнр1ны с листовых диэлектрических материалов, содержащее сверхвысокочастотный генератор с чАстотной модул цией, открытый резонатор с исследуемой диэлектрической пластной , видеодетектор сверхвысокочастотного сигнала с линейным калиброванным аттенюатором дл  определени  добротности резонатора и систему частотной калибровки, необходимую дл  нахождени  ширины резонансной кривой на уровне половинной мощности . Перемеща  одно из зеркал резонансной системы, можно определить толщину образца d при известном значении его диэлектрической проницаемости t , и наоборот 13.

Недостатком устройства  вл етс  низка  точность измерений, обусловленна  тем, что погрешность измерени  или rf зависит в основном от механических отсчетов перестройки резонатора и возрастает с уменьшением толщины исследуемой пленки.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  диэлектрической проницаемости диэлектрических пленок, содержащее последовательно соединенные частотно-модулированный СВЧ-генератор, волноводно-лучев переход, вращатель плоскости пол ризации , передающую антенну, делитель луча, к первому плечу которого обращен вход резонатора с зеркалами , в котором при измерени х исследуема  диэлектрическа  пленка расположена под углом 45 к оси резонатора , перпендикул рной первому плечу делител  луча, первый приемный блок, подсоединенный через первую приемную антенну ко второму плечу делител  луча и регистрирующий блок С2 3.

Недостатком известного устройств  вл етс  невысока  точность измерени  диэлектрической проницаемости

|Из-за погрешности определени  толщины пленки.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений и расширени его функциональных возможностей путем измерени  толщины диэлектрических пленок.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  толщины и диэлектрической проницаемости диэлектрических пленок, содержащее последовательно соединенные -частотно-модулированный СВЧгенератор , волноводно-лучевойпереход , вращатель плоскости пол ризации , передающую антенну, делитель луча, к первому плечу которого обращен вход резонатора с зеркалами , в котором при измерени х исследуема  диэлектрическа  пленка расположена под углом 45° к оси резонатора , перпендикул рной первому плечу делител  луча, первый приемный блок, подсоединенный через первую приемную антенну к второму плечу делител  луча и регистрирующий блок, введены перва  и втора  пол ризационные проволочные решетки, причем проволочки обеих пол ризационных проволочных решеток параллельны, втора  и треть  приемные антенны, второй приемный блок и корректор, первый приемный блок выполнен в виде блока измерени  диэлектрической проницаемости, выход резонатора расположен со стороны, противоположной его входу, причем перва  пол ризационна  проволочна  решетка установлена в центре резонатора под углом 45 к оси резонатора и под таким же углом к первому плечу делител  луча,втора  пол ризационна  проволочна  решетка установлена у выхода резонатора так, что ее первый выход соединен с регистрирующим блоком через последовательно соединенные третью приемную антенну, второй приемный блок и корректор, а ее второй выход через вторую приемную антенну подсоединен к второму входу блока измерени  диэлектрической проницаемости,выход которого соединен с управл ющим входом корректора, а зеркала резонатора выполнены в виде двух пр моугольных двугранных уголковых отражателе с гран ми, расположенньв4и под углом

45° к оси резонатора и с возможностью поворота вокруг оси резонатора.

На чертеже дана структурна  электрическа  схема устройства дл  измерени  толщины и диэлектрической проницаемости диэлектрических пленок

Устройство содержит частотномодулированный СВЧ-генератор 1, волноводно-лучевой переход 2, вращатель 3 плоскости пол ризации, передающую антенну 4, делитель 5 луча, резонатор 6, первую пол ризационную проволочную решетку 7, на которой при измерении располагаетс  исследуема  диэлектрическа  пленка 8, вторую пол ризационную проволочную решетку 9, первую 19 и вторую 11 приемные антенны, первый приемный блок 12, вьтолненный в виде блока 13 измерени  диэлектрической проницаемости и второй приемный блок корректор 14, регистрирующий блок 15, пр моугольные двугранные уголковые отражатели 16 и 17, механизмы 18 и 19 поворота вокруг оси резонатора и механизмы 20 и 21 перемещени  вдоль его оси пр моугольных двугранных уголковых отражателей 16 и 17, третью приемную антенну 22.

Устройство работает следующим образом.

Колебани  частотно-модулированного СВЧ-генератора 1 в волноводно-лучевом переходе 2 трансформируютс  в колебани  основного типа колебаний ЕН, проход т через вращатель 3 плоскости пол ризации, с помощью которого устанавливаетс  необходимый угол плоскости пол ризации электромагнитной волны, котора  излучаетс  передающей антенной 4, проход т через делитель луча 5 и попадают в резонатор 6. Св зь резонатора 6 с первым входом первого приемного блока 12 осуществл етс  через первую приемную антенну 10 с помощью делител  луча 5, выполненного из диэлектрической пла стины, установленной под углом 45 к оси распространени  падающего излучени .

Плоскость пол ризации колебаний вращателем 3 плоскости пол ризации устанавливаетс  параллельной проволочкам пол ризационных проволо.чных решеток и потому, пройд  делитель луча 5, колебани  практически полност отражаютс  первой пол ризационной проволочной решеткой 7 к пр моугольному двугранному уголковому отражателю 16, повернутому на угол Ч , , и при отражении от него плоскость пол ризации колебаний поворачиваетс  на угол 2Т . После этого составл юща  колебаний, параллельна  проволочкам первой пол ризационной проволочной решетки 7, отражаетс  от нее и после дополнительного отражател  от делител  5 луча попадает через первую приемную антенну 10 на первый вход первого приемного блока 12. А составл юща  колебаний, перпендикул рна  проволочкам первой пол ризационной проволочной решетки 7, проходит сквозь нее и исследуемую диэлектрическую пленку 8 на пр моугольный двугранный уголковый оражатель 17,где при отражении плоскость пол ризации колебаний дополнительно поворачиваетс  на угол затем колебани  отражаютс  от исследуемой диэлектрической пленки 8 и первой пол ризационной проволочной решетки 7 в сторону второй пол ризационной проволочной решетки 9 и частично проход т в сторону пр моугольного двугранного уголкового отражател  16.

Колебани , поступакндие на третью приемную, антенну 22,содержат инт формацию о толщине исследуемой диэлектрической пленки, а колебани  поступающие на первую 10 и вторую 1 приемные антенны, используютс  в первом приемном блоке 12 дл  определени  диэлектрической проницаемости с помощью установленного в первом приемном блоке 12 процессора , который одновременно вырабатывает управл ющий сигнал дл  корректора 14.

Результаты измерени  толщины исследуемой диэлектрической пленки, выдаваемые вторьм приемным блоком 13 корректируютс  в корректоре 14 и поступают на регистрирукнций блок 15

Таким образом, в результате введени  указанных блоков и деталей, устройство позвол ет измер ть толщину диэлектрических пленок и повышает точность измерений.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК, содержащее последовательно соединенные частотно-модулированный СВЧ-генератор, волноводно-лучевой переход, вращатель плоскости поляризации, передающую антенну, делитель луча, к первому плечу которого обращен вход резонатора с зеркалами, в котором при измерениях исследуемая диэлектрическая пленка расположена под углом 45° к оси резонатора, перпендикулярной первому плечу делителя луча, первый приемный блок, подсоединенный через первую приемную антенну к второму плечу делителя луча, и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения его функциональных возможностей путем измерения толщины диэлектрических пленок, в него введены первая и вторая поляризационные проволочные решетки, причем проволочки обеих поляризационных проволочных решеток параллельны, · вторая и третья приемные антенны, второй приемный блок и корректор, первый приемный блок выполнен в виде блока измерения диэлектрической проницаемости, выход резонатора рас- * положен со стороны, противоположной его входу, причем первая поляризационная проволочная решетка установлена в центре резонатора под углом 45°' к оси резонатора и под таким же углом к первом плечу делителя луча, вторая поляризационная проволочная решетка установлена, у выхода резонатора так, что ее первый выход соединен с регистрирующим блоком через последовательно соединенные третью приемную антенну, второй приемный блок и корректор, а ее второй выход через вторую приемную антенну подсоединен к второму входу блока измерения диэлектрической проницаемости, выход которого соединен с управляющим входом корректора, а зеркала резонатора выполнены в виде двух прямоугольных двугранных уголковых отражателей с гранями, расположенными под углом 45° к оси резонатора и с возможностью поворота вокруг оси резонатора.

   SU.. 1149187