SU1456779A1 - Method and apparatus for measuring parameters of roughness of slightly rough surface - Google Patents

Method and apparatus for measuring parameters of roughness of slightly rough surface Download PDF

Info

Publication number
SU1456779A1
SU1456779A1 SU874265735A SU4265735A SU1456779A1 SU 1456779 A1 SU1456779 A1 SU 1456779A1 SU 874265735 A SU874265735 A SU 874265735A SU 4265735 A SU4265735 A SU 4265735A SU 1456779 A1 SU1456779 A1 SU 1456779A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
radiation
plane
intensity
rough surface
roughness
Prior art date
Application number
SU874265735A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Вячеславович Ангельский
Петр Петрович Максимяк
Игорь Иванович Магун
Original Assignee
Черновицкий Государственный Университет
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 Черновицкий Государственный Университет filed Critical Черновицкий Государственный Университет
Priority to SU874265735A priority Critical patent/SU1456779A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1456779A1 publication Critical patent/SU1456779A1/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной тех1шке и может быть использовано дл  диагностики слабошероховатой поверхности. Целью изобретени   вл етс  повьшение точности и увеличение чувствительности за счет проведени  измерений по градиенту интенсивности излучени . В способе и устройстве, реализующем данный способ, дл  облучени  объекта 7 по нормали используетс  источник 1 высококогерентного излучени . В интерферометре Майкельсона объектна  и опорна  волны строго соосно смешиваютс  на выходе интерферометра. В дальнейшем измен ют разность хода опорной и объектной волн, добива сь кх противофазности, о чем суд т по минимуму интенсивности результирующего пол . Измер ют одиокоординат- ное распределение интенсивности в плоскости изображени  объекта, интенсивность результирующего пол  и опорного пучка, по которым суд т о функции распределени  по высотам М1кро- неровностей, а также о параметрах шероховатости слабошероховатой поверхности . 2 с.п. ф-лы, 1 ил. (С СЛ М /5 7 J6The invention relates to a measuring technique and can be used for the diagnosis of a slightly rough surface. The aim of the invention is to increase the accuracy and increase the sensitivity by measuring the radiation intensity gradient. In the method and apparatus implementing this method, for irradiating an object 7 along a normal, a high coherent radiation source 1 is used. In the Michelson interferometer, the object and reference waves are strictly coaxially mixed at the output of the interferometer. Subsequently, the difference in the motion of the reference and object waves is changed, to achieve cf antiphase, which is judged by the minimum intensity of the resultant field. The odor-coordinate intensity distribution in the image plane of the object, the intensity of the resulting field and the reference beam are measured, from which the distribution function is measured by the height of the M1 roughness, as well as the roughness parameters of the low-rough surface. 2 sec. f-ly, 1 ill. (With SL M / 5 7 J6

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  диагностики слабошероховатой новерхности.This invention relates to a measurement technique and can be used to diagnose a low-rough surface.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и увеличение чувствительности за счет проведени  измерений по градиенту интенсивности пол  излучени .The aim of the invention is to improve the accuracy and increase the sensitivity by measuring the intensity gradient of the radiation field.

На чертеже приведена схема устройства , . реализующа  способ.The drawing shows a diagram of the device,. implementing method.

Устройство содержит.источник I когерентного излучени , расположенные по ходу излучени  коллиматор 2 и светоделитель 3, дел щий излучение на два пучка, по ходу одного из которых исследоватсльно расположены четвертьволнова  пластина А, ориентированна  тем, что ее ось образует угол 45 с плоскостью пол ризации излучени , и зеркало 5, в контакте с которым со стороны, противоположной падению на него пучка установлена пьезокерамическа  подвижка 6, а по ходу другого пучка расположен держатель объекта 7, последовательно установленные по ходу выход щего пучка пол ризатор 8, апертурную диафрагму 9, объектив 10, расположенный так, что плоскость держател  объекта 7 оптически совмещена с плоскостью диафрагмы 11 фотоприемйика 12, и дополнительный светоделитель 13, установленный по ходу разделенного светоделителем 13 пучка фотоприемник 1А с диафрагмой 15, расположенный в плоскости, оптически сопр женной с плоскостью держател  объекта 7, и выполненный с возможностью перемещени  в этой плоскости посредством механизма б поперечного сканировани The device contains a source of coherent radiation I, a collimator 2 and a beam splitter 3 along the radiation, dividing the radiation into two beams, one of which explores a quarter-wave plate A oriented in that its axis forms an angle of 45 with the plane of radiation polarization , and a mirror 5, in contact with which, on the side opposite to the beam incident on it, is installed a piezoceramic displacement 6, and along the other beam there is an object holder 7, successively installed along the way out The beam has a polarizer 8, an aperture diaphragm 9, a lens 10 located so that the plane of the object holder 7 is optically aligned with the plane of the diaphragm 11 of a photoreceiver 12, and an additional beam splitter 13 mounted along the beam splitter 13A with a diaphragm 15 located in the plane optically conjugated to the plane of the object holder 7, and configured to move in this plane by means of the transverse scanning mechanism b

Способ реализуетс  и устройство работает следукщим образом.The method is implemented and the device operates in the following manner.

Облучают по нормали исследуемый объект 7 в держателе. Строго соосно смешивают пучок на выходе интерферометре путем подъюстировок зеркала 5 и светоделител -смесител  3, Выравн вают интенсивности объектного и опо ного пучков, измен   взаимную ориентацию (угол между ос ми) пол ризатора 8 и четвертьволновой пластинкиNormally irradiate the test object 7 in the holder. The beam is strictly coaxially mixed at the output of the interferometer by adjusting the mirror 5 and the beam splitter 3, Equalizes the intensities of the object and beam, changing the mutual orientation (angle between axes) of the polarizer 8 and the quarter-wave plate

4 т . С помощью пьезокерамической4 t. With the help of piezo-ceramic

4four

подвижки 6 измен ют разность хода между опорным и объектным пучками, добива сь их противофазности, Проти shifts 6 change the path difference between the reference and object beams, to achieve their antiphase nature,

вофазность опорного и объектного пучков контролируют по минимуму интенсивности результирующего пучка Трминvfaznost reference and object beams control the minimum intensity of the resulting beam Trmin

с помощью фотоэлектронного приемного устройства 16, Выбирают размер апертурной диафрагмы 9 таким образом ., чтобы в формировании изображени  поверхности объекта гфинималиusing a photoelectric receiver 16, choose the size of the aperture diaphragm 9 so that in the formation of the image of the object's surface

участие все пространственно-частотные компоненты пол , соответствующие поверхностной структуре объекта, согласно соотношени participation of all spatial-frequency components of the field corresponding to the surface structure of the object, according to

..

где d - размер апертурной диафрагмы; а - диаметр облучающего пучка; b рассто ние от измер емой поверхности до апертурной диафрагмы; Л - длина волны используемогоwhere d is the size of the aperture diaphragm; a is the diameter of the irradiating beam; b is the distance from the measured surface to the aperture stop; L - wavelength used

jricT04HHKa;jricT04HHKa;

1, - радиус коррел ции неровнос- тей исследуемой поверхности.1, is the correlation radius of the irregularities of the surface under study.

Измер ют интенсивность 1рмин результирующего пучка с помощью фотоэлектронного приемного устройства 12, затем перекрывают объектный пу- чок и измер ют интенсивность опорного пучка TO. В дальнейшем по формуле (1) расчитывают дисперсию фазы пол The intensity 1pmin of the resulting beam is measured using a photoelectric receiver 12, then the object beam is overlapped and the intensity of the reference beam TO is measured. Further, according to the formula (1), the phase dispersion of the field is calculated

5five

б. ,b. ,

JL /Jl /

(1)(one)

где 4 1рмин - интенсивность результирующего пол  минимальна  ; (/ - дисперси  фазы пол ;where 4 1rmin - the intensity of the resulting floor is minimal; (/ - phase phase dispersion;

66

интенсивность опорного пучка.  the intensity of the reference beam.

Измер ют однокоординатное распределение интенсивности в поперечном сечении пучка путем сканировани  45 пол  системой, состо щей из микронной диафраг -й. 15, фотоэлектронного тфиемного устройства 14 в механизме 16 поперечного микропомещени ,The one-coordinate intensity distribution in the beam cross section is measured by scanning the 45 field with a micron-diaphragm system. 15, a photomultiplier photoelectric device 14 in the transverse micro-room mechanism 16,

Размер микронной диафрагмы выби- го рают значительно меньших размеров структурных элементов результирующего пол . По полученной зависимости с помощью формулThe size of the micron diaphragm selects considerably smaller sizes of the structural elements of the resulting field. According to the obtained dependencies using the formulas

lL lM l5ii:) ((х,у)-(2) lL lM l5ii :) ((x, y) - (2)

4 kttiL i|jLzf - Г Y (х,у) (3)4 kttiL i | jLzf - Г Y (х, у) (3)

рассчитывают коррел ционные моменты фазы объектного пол  третьего и четвертого пор дков. В соотнотени х (2) и (3) обозначение .,, означает усреднение, (х,у) - локальное значение фазы обЗ ектного пол , f - средн   фаза.the correlation moments of the phase of the object field of the third and fourth order are calculated. In relations (2) and (3), the designation. ,, means averaging, (x, y) is the local value of the objective field phase, f is the average phase.

По полученным значени м структурных параметров поверхности объекта можно судить о функции распределени  по высотам неровностей слабошероховатой поверхности и определить параметры шероховатости поверхности (дисперсию , высоты, среднюю высоту неровностей и т.д.).Using the obtained values of the structural parameters of the object surface, one can judge the distribution function of the roughness heights of the low-rough surface and determine the surface roughness parameters (dispersion, heights, average roughness height, etc.).

Claims (1)

1. Способ определени  параметров шероховатости слабошероховатой поверхности , заключающийс  в том, что коллимированный пучок когерентного излучени  раздел ют на два пучка равной интенсивности, опорный и измерительный , освещают измерительным пучком исследуемую поверхность, совмещают отраженный от поверхности пучок с опорным, наблюдают интерференционные полосы и определ ют параметры шероховатости, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и увеличени  чувствительности , используют пучок линейно пол ризованного когерентного излучени , пучки совмещают до исчезновени  интерференционных полос, измен ют разность хода до получени  минимальной интенсивности светового излучени  по всей плоскости наблюдени , регистрируют суммарную интенсивность излучени  -ВО всей плоскоети и однокоординатное распределение интенсивности, перекрывают измери1. A method for determining the roughness parameters of a slightly rough surface, namely, that the collimated coherent radiation beam is divided into two beams of equal intensity, the reference and the measuring, illuminate the test surface with the measuring beam, align the reflected beam from the surface with the reference one, observe interference fringes and determine roughness parameters, characterized in that, in order to increase accuracy and increase sensitivity, a beam of linearly polarized coherent about the radiation, the beams are aligned until the interference bands disappear, change the path difference to obtain the minimum intensity of light radiation over the entire plane of observation, record the total intensity of the radiation -BO of the entire plane network and one-coordinate intensity distribution, overlap the measurements 5five 00 тельный пучок, регистрируют интенсивность опорного пучка и по полученным данным рассчитывают параметры шероховатости.The beam is measured, the intensity of the reference beam is recorded, and the roughness parameters are calculated from the data obtained. 2, Устройство .дл  определени  параметров шероховатости слабошероховатой поверхности, содержащее источник когерентного излучени , расположенные последовательно по ходу излучени  коллиматор и светоделитель, дел щий излучение на два пучка, опорный и измерител,ьный, отражатель, располо- женньгй в опорном пучке, держатель исследуемого объекта, расположенный в измерительном пучке, и фотоприемник с диафрагмой, расположенной в области формировани  интерференционной картины, отличающеес  тем, что, с целью повьтени  точности и увеличени  чувствительности, оно снабжено четвертьволновой пластинкой , расположенной между светоделите5 лем и отражателем и ориентированной так, что ее оптическа  ось образует угол А5° с плоскостью пол ризации излучени , пьезокерамической подвижной , расположенной в,опорном пучке и скр-епленной с отражателем, последовательно расположенными между свёто- делитепем и фотоприемником пол ризатором , апертурной диафрагмой,объективом, установленным таким образом,что плоскость держател  объекта и плоскость фотоприемника оптически совмещены,и дополнительным светоделителем, дополнительным фотоприемником с диафрагмой , расположенным по ходу отражен0 него от светоделител  излучени , установленным в плоскости, оптически сопр женной с плоскостью держател  образца, и выполненным с возможностью перемещени  в этой плоскости.2, Device. To determine the roughness parameters of a low-rough surface, containing a source of coherent radiation, a collimator arranged successively along the radiation, and a beam splitter, which divides the radiation into two beams, a reference and a gauge, a reflector, located in the reference beam, the holder of the object under study. located in the measuring beam, and a photodetector with a diaphragm located in the region of the formation of the interference pattern, characterized in that, in order to improve accuracy and increase sensitivity, it is equipped with a quarter-wave plate located between the beam splitter and the reflector and oriented so that its optical axis forms an angle A5 ° with the radiation polarization plane, a piezoceramic moving, located in the reference beam and hidden with the reflector, sequentially arranged between the beam - divide and photoreceiver by a polarizer, aperture diaphragm, lens, installed in such a way that the plane of the object holder and the plane of the photoreceiver are optically aligned, and tion beam splitter, an additional light detector with a diaphragm arranged downstream otrazhen0 him from the radiation beam splitter mounted in a plane optically conjugated with the plane of the sample holder, and is movable in this plane. 00 5five
SU874265735A 1987-06-22 1987-06-22 Method and apparatus for measuring parameters of roughness of slightly rough surface SU1456779A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874265735A SU1456779A1 (en) 1987-06-22 1987-06-22 Method and apparatus for measuring parameters of roughness of slightly rough surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874265735A SU1456779A1 (en) 1987-06-22 1987-06-22 Method and apparatus for measuring parameters of roughness of slightly rough surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1456779A1 true SU1456779A1 (en) 1989-02-07

Family

ID=21312306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874265735A SU1456779A1 (en) 1987-06-22 1987-06-22 Method and apparatus for measuring parameters of roughness of slightly rough surface

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1456779A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Дунин-Барковский И.В. и др. - Измерени и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности, - М.: Машиностроение, 1978, с. 230. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4286667B2 (en) Low coherence interferometer for optical scanning of objects
AU2014202103B2 (en) Apparatus For Detecting A 3D Structure Of An Object
US4948253A (en) Interferometric surface profiler for spherical surfaces
US4576479A (en) Apparatus and method for investigation of a surface
US5517312A (en) Device for measuring the thickness of thin films
KR100245064B1 (en) Optical differential profile measurement apparatus and process
US5909282A (en) Interferometer for measuring thickness variations of semiconductor wafers
JPH0769153B2 (en) Method and device for nondestructive analysis of test object
KR20130039005A (en) Three dimensional depth and shape measuring device
JP2010014426A (en) Measuring device
CN1225720A (en) Optical measurement
JPH0663867B2 (en) Interfering device for wavefront condition detection
US4747688A (en) Fiber optic coherence meter
US7466426B2 (en) Phase shifting imaging module and method of imaging
JP2533514B2 (en) Depth / thickness measuring device
US7136169B2 (en) Etalon testing system and process
US5786896A (en) Oblique incidence interferometer with fringe scan drive
EP2535679A1 (en) Improvements in or relating to interferometry
SU1456779A1 (en) Method and apparatus for measuring parameters of roughness of slightly rough surface
EP0050144B1 (en) Process for measuring motion- and surface characterizing physical parameters of a moving body
SU1610260A1 (en) Method and apparatus for determining profile of surface of articles
JP2592254B2 (en) Measuring device for displacement and displacement speed
US20230098439A1 (en) Systems and methods for concurrent measurements of interferometric and ellipsometric signals of multi-layer thin films
JPS62263428A (en) Apparatus for measuring phase change
JP2517551B2 (en) Phase distribution measuring device