SU1672209A1 - Способ измерени толщины прозрачных пластин с рассеивающей поверхностью - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  определени  толщин прозрачных пластин, у которых одна из поверхностей рассеивает свет. Целью изобретени   вл етс  упрощение метода и повышение точности измерений. Исследуемый образец облучают лазерным излучением и провод т измерение диаметра D области тени вокруг лазерного луча на шероховатой поверхности образца, а толщину H пластины определ ют по формуле H = 0,25DTGγ_с, где γ_с = ARCSIN(1/N) - угол полного внутреннего отражени  данного материала

N - показатель преломлени . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике, точнее к методам определени  толщины объектов, и может быть использовано дл  определени  толщины прозрачных пластин, у которых одна из поверхностей рассеивает свет.

Целью изобретени   вл етс  упрощение и повышение точности при измерении толщины пластин с шероховатой подложкой .

На фиг.1 приводитс  графическое изображение хода лучей в образце при шероховатой подложке; на фиг.2 - то же, при шероховатой входной поверхности.

Сущность способа заключаетс  в том, что рассмотрим вначале случай зеркальной (нерассеивающей) входной поверхности Рг и шероховатой подложки образца Ps, фиг.1) луч лазера, пройд  образец, рассеиваетс  в точке 0, образу  широкую индикатрису рассе ни . Часть лучей, лишь частично отразившись от поверхности Рг, покидает образец. Часть лучей, дл  которых угол падени  на поверхность Рг больше критического ( УС arcsln(1/n), где п - показатель преломлени  материала образца), испытывает полное внутреннее отражение и снова попадает на поверхность Ps. Поэтому в плоскости подложки на точки, лежащие на рассто нии L, меньшем 2H/tg ус , от центра луча 0, отраженное излучение не попадает. Точки, лежащие на рассто нии L 2H/tg yc , будут освещатьс  отраженным светом и,  вл  сь рассеивэтел ми, диффузно рассеивать излучение во все направлени , что позвол ет наблюдать рассе нные лучи в любой точке приема. Итак, в результате падени  лазерного луча на рассматриваемый образец образуетс  освещенна  поверхность Ps подложки образца с темным (неосвещено VJ ю го о ю

ным) кругом вокруг лазерного луча. Из фиг. 1 видно, что диаметр темной области Dr св зан с толщиной образца как Н - 0,25 D tg ус. Дл  того, чтобы поверхность Pt  вл лась рассеивающей , высота шероховатости поверхности Надолжна быть больше половины длины волны лазерного излучени . Рассмотренный эффект будет иметь место и в том случае , если Ra А/2 , но контраст изображени  будет ниже, и при Ra 0 изображение вообще исчезнет вследствие отсутстви  диффузного рассе ни . Наилучшим условием наблюдени , соответственно , и условием измерени  толщины пластины  вл етс  размещение исследуемого образца на хорошо отражающей поверхности , например на листе белой бумаги. Угол падени  лазерного луча относительно поверхности образца существенной роли не играет: индикатриса рассе ни  идеального диффузного рассеивател  описываетс  законом Ламберта (cos2 в, где в - угол рассе ни ) и не зависит от угла падени . Дл  реальных рассеивателей угол падени  лазерного луча не должен превышать 30-45°.

Таким же способом можно определ ть толщину пластин, у которых входна  поверхность  вл етс  шероховатой (Ps), а подложка - нерассеивающей (Рг). Ход лучей в таком образце приведен на фиг.2. Яркость изображени  в этом случае существенно ниже, так как при высотах шероховатости Ra/ A 1,5 полуширина индикатрисы рассе ни  составл ет 9-15°, что значительно меньше, чем ус . Поэтому измерение толщины пластин, имеющих входную шероховатую поверхность,

0

5

0

5

0

5

эффективно при R8 2-5 мкм (А 0,63 мкм), т.е. матированных стекол, а не слабо шероховатых .

Если образец имеет обе нерассеивающие поверхности, то измерени  можно производить , искусственно создав рассе ние на подложке. Это можно достичь двум  неразрушающими способами: нанести слой светорассеивающего лака, а после измерений смыть его растворителем; либо помещать исследуемый образец на диффузно отражающую поверхность, обеспечив оптический контакт с помощью иммерсионной жидкости. В простейшем случае это может быть обычна  вода, так как некотора  небольша  разница показателей преломлени  образца и иммерсии не мешает проведению измерений.

Claims (1)

1. Формула изобретен

   Способ измерени  толщины прозрачных пластин с рассеивающей поверхностью, заключающийс  в облучении исследуемого образца лазерным излучением и регистрации параметров пол  оптического диапазона длин волн, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и повышени  точности при измерении толщины пластин с шероховатой подложкой, регистрацию параметров пол  провод т в рассе нном лазерном излучении , измер ют диаметр D области Тени вокруг лазерного луча на шероховатой поверхности образца, а толщину Н пластины определ ют по формуле Н 0,25 D tg yc , где УС arcslh (1/n) - угол полного внутреннего отражени  данного материала; п - показатель преломлени .

   Фиг.1

   РГ

   Фиг. 2