SU1298542A1

SU1298542A1 - Способ измерени геометрических параметров поверхности в интерференционном профилографе белого света

Info

Publication number: SU1298542A1
Application number: SU853928104A
Authority: SU
Inventors: Валерий Павлович Бабенко; Валентин Александрович Горбаренко; Николай Николаевич Евтихиев; Альфред Александрович Кучин; Геннадий Рувимович Левинсон
Original assignee: Московский Институт Радиотехники,Электроники И Автоматики
Priority date: 1985-07-11
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1987-03-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной техни-ке и может быть использовано дл измерени профил и шероховатости поверхности, а также дл определени толщины тонких пленок. Цель изобретени - повьппение точности измерений за счет исключени погрешностей , св занных с переходными процессами при автоподстройке и флук- туаци ми разности хода плеч интерфе- . рометра. Сущность способа заключаетс в построчном сканировании интерференционного пол , преобразовании полученного фотоэлектрического сигнала , сравнении его с сигналом фиксированной длительности и формировании сигнала расстройки, пропорционального разности длительностей сравниваемых сигналов, изменении разности хода интерферирующих лучей в стброну уменьшени сигнала расстройки. Цель достигаетс за счет введени операций формировани сигнала допустимой ошибки и сравнени сигнала расстройки с сигналом допустимой ошибки, в результате которого весь цикл операций повтор етс , если сигнал расстройки больше сигнала допустимой ошибки. Дл последующей обработки используютс лишь те значени разности хода интерферирующих лучей, при которых подстройка произошла с заданной точностью , а все результаты, св заннЬ1е с переходными процессами подстройки и флуктуаци ми разности хода, исключаютс из расчетов геометрических параметров поверхности. 2 ил. i ю со сю Сд 4 ю

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть исполь- зопано дл измерени профил и шероховатости поверхности, а также дл определени толщины тонких пленок.

Цель изобретени - повышение точности измерений за счет исключени погрешностей, св занных с переходными процессами при автоподстройке и флуктуаци ми разности хода плеч ин- терферометра,

На фиг.1 приведены диаграммы напр жени на выходе датчика перемещени опорного зеркала (а) и сигналов расстройки (б); на фиГ.2 - блок-схем устройства, реализующего способ.

Спосбб реализован устройством, которое содержит интерферометр 1 белого света, опорное зеркало 2 интерферометра 1, модул тор 3, закрепленный на зеркале 2, генератор 4 модулирующего напр жени , диссекторный фотоприемник 5, генератор 6 отклон ющего напр же- ни , блок 7 измерени положени ахроматической полосы, формирователь 8 сигнала фиксированной длительности, формирователь 9 сигнала расстройки, генератор 10 компенсирующего напр жени , датчик 11 перемещени опорного зеркала, формирователь 12 сигнала допустимой ошибки, блок 13 сравнени , вычислительный блок 14. Интерферометр 1 оптически св зан с диссекторным фо- топриемником 5, отклон юща система которого св зана с входом генератора 6 отклон ющего напр жени , а выход - с блоком 7 измерени положени ахроматической полосы, выход которого подключен к первому входу формировател 9 сигнала расстройки, к второму входу KOTOpog O подключен формирователь 8 сигнала фиксированной длительности. Выход формировател 9 сигнала расстроки св зан с входом блока 13 сравнени и с входом генератора IО компенсирующего напр жени , выход которого св зан с модул тором 3, к которому подключен также генератор 4 модулирующего напр жени . Вход датчика 11 пе ремещени опорного зеркала св зан с опорным зеркалом 2, а его выход - с первым входом вычислительного блока 4, к второму входу которого подклю

чей блок 13 сравнени , а выход вычис лительного блока 14 св зан с генератором 6 отклон ющего напр жени . Формирователь 12 сигнала допустимой

5

0

5

20

30

с . й 40

50

55

ошибки подключен к второму входу блока 13 сравнени .

Способ и работа устройства осуществл ютс следуюпшм образом.

Генератор 4 модулирующего напр жени приводит в периодическое движение модул тор 3, на котором закреплено опорное зеркало 2 интерферометра 1. Диссекторный фотоприемник 5 осуществл ет построчное сканирование полученного интерференционного пол интерферометра 1 в каждом периоде модул ции . На выходе диссекторного фотоприемника 5 возникает фотоэлектрический сигнал, полученный в резуль- ,тате преобразовани интерференционной картины в п-м сечении интерференционного пол . Блок 7 измерени положени ахроматической полосы выдел ет пик поступившего на вход сигнала,св занного с ахроматической полосой и формирует сигнал, пропорциональный временному положению центра ахроматической полосы относительно начала развертки. Формирователь 8 формирует сигнал, длительность которого не измен етс . Сигналы с выходов блока 7 и формировател 8 поступают на вход формирсувател 9 сигнала расстройки, который формирует импульс, пропорциональный разности длительностей входных сигналов, т.е. пропорциональный смещению пика сигнала, полученного на выходе фотоприемника. 5, отно-- сительно положени , выбранного при помощи сигнала фиксированной длительности за начальное. За начальное положение центра ахроматической полосы, относительно которого производитс автоподстройка, принимаетс то положение , когда длительности сигналов, сформированных блоком 7 и формирователем 8, равны. Сигнал расстройки подаетс на генератор 10 компенсирующего напр жени , который в зависимости от знака и величины расстройки формирует напр жение соответствующего уровн , которое подаетс на модул тор 3 с таким знаком, чтобы в результате смещени опорного зеркала 2 сигнал расстройки уменьшалс до нул . Перемещение опорного зеркала непрерывно измер етс датчиком 11 перемещени . Формирователь 2 сигнала допустимой ошибки формирует сигнал,длительность которого задает максимальный сигнал расстройки.

В блоке 13 осуществл етс сравнение сигнала допустимой ошибки,сфор- мированнот о формирователем 12, и сигнала расстройки, сформированного формирователем 9.

Если сигнал расстройки меньше величины , заданной формирователем 12, блок 13 сравнени формирует сигнал управлени , который подаетс на вычислительный блок 14, и показани дат чика I1 перемещени опорного зеркала записываютс в пам ть вычислительного блока 14.

Если сигнал расстройки больше сигнала допустимой ошибки, производитс автоматическа подстройка, заключ аю- ща с в дополнительном изменении разности хода интерферирующих лучей в сторону уменьшени сигнала расстройки , преобразовании фотоэлектрическо- го сигнала, полученного на выходе фотоприемника 5 при сканировании того же п-го сечени интерференционного пол в блоке 7, сравнении его с сигналом фиксированной длительности и .формировании последующего сигнала расстройки, сравнении его с сигналом допустимой ошибки. Эти onepaiftiH производ тс до тех пор, пока сигнал

расстройки не станет меньше сигнала

допустимой ошибки. Тогда блок 13 сравнени сформирует сигнал управлени и в пам ть вычислительного блока 14 попадают только те отсчеты датчика I I перемещений, когда отклонение центра ахроматической полосы от начального положени не превьш1ает заданной величины, котора может быть выбрана достаточно малой,

После того, как в данном сечении интерференционного пол сделано необходимое дл статистического усреднени число отсчетов, вычислительный блок 14 выдает команду на отклон ющую систему фотоприемника 5 и произ водитс измерение в следующем сечении

Пусть в п-м сечении интерференционного пол в результате преобразовани интерференционной картины в периодически повтор юш;ийс фотоэлектри- ческий сигнал относительно начала каждого периода такого преобразовани зарегистрировано временное положение t;, пика сигнала (фиг,1а), соответствующего ахроматической полосе, кото- рое совпадает с выбранным за начальное положением to .Пусть в ri+1 сечении в силу изменени профил исследуе ,-

с

- )0 f5 20 30

40

3-5

.

«

55

мой поверхности (например, наличи ступеньки на ней) должно б1з1ть зарегистрировано значение t , Сразу же после перехода в п+1 сечение начинает формироватьс сигнал расстройки

it. (фиг,16), и разность хода интерферирующих пучков начинает уменьшатьс , пока сигнал, соответствующий ахроматической полосе, не займет начальное временное положение. Но и после того, как подстройка произошла, сигнал расстройки все равно имеет место за счет отклонений положени ахроматической полосы из-за, например , воздействи акустических шумов. При статическом усреднении с помощью ЭВМ цифровых кодов дл обработки используютс все отсчеты, св занные как с переходным процессом подстройки , так и с флуктуаци ми разности хода интерферирующих лучей, и величина t- будет измерена с погрешностью At

ТТР среднее отклонение

показаний, К - степень усреднени (число отсчетов в каждом сечении ин- терференционно.го пол ) , Поскольку известно , что истинному отсчету соответствует сигнал расстройки bt 0, то,использу дл обработки лишь те отсчеты, отклонени которых от нуле- ,вого значени по модулю не превышают величины t, можно исключить отсчеты, св занные с переходными процессами и с флуктуаци ми, большими , тем самым погрешность измерений будет значительно ниже ut 4U-, при этом должно быть &t дЬ, регулиру величину допустимой ошибки At, можно регулировать погрешность измерений.

Claims

Формула изобретени

Способ измерени геометрически- параметров поверхности в интерфер( ционном профилографе белого света, заключающийс в построчном сканировании интерференционного пол , преобразовании интерференционной картины в фотоэлектрический сигнал, выделении в каждом периоде преобразовани пика сигнала, св занного с ахроматической полосой, формировании сигнала расстройки, пропорционального разности длительности сигнала положени ахроматической полосы и сигнала фиксированной длительности, изменении разности хода интерферирующих лучей в сторону уменьшени сигнала

расстройки и регистрации вносимой разности хода, отличающий- с тем, что, с целью повьшени точности измерений, формируют электрический сигнал, длительность которого пропорциональиа допустимой ошибке измерений, сравнивают сигнал расстройки с сигналом допустимой ошибки, если сигнал расстройки больше сигнала допустимой ошибки, дополнительно из- мен ют разность хода интерферирующих лучей в сторону уменьшени сигнала расстройки и весь цикл операций повтор ют в одной строке сканировани до тех пор, пока сигнал расстройки не станет неньше сигнала допустимой

)1

.at г

Редактор С.Патрушева

Составитель О,Несова Техред И.Ходанич

Заказ 876/41

Тираж 678Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раущска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4

ошибки, при этом регистрируют внесенную разность хода, а затем сканируют данную строку до тех пор, пока не получат п значений, при которых сигнал расстройки меньше сигнала допустимой ошибки, вычисл ют геометрический параметр поверхности в данной строке как среднее статистическое зарегистрированных п значений, аналогично осуществл ют сканирование других строк интерференционного пол , а геометрические параметры контролируемой поверхности определ ют, анашизиру результаты вычислений, полученных, после сканировани всех строк интерференционного пол .

.at

Корректор М.Шароши