SU861936A1

SU861936A1 - Способ измерени поперечных размеров и глубины щели в объектах

Info

Publication number: SU861936A1
Application number: SU782664140A
Authority: SU
Inventors: Борис Владимирович Старостенко
Original assignee: За витель BiB. Старостенкр
Priority date: 1978-10-18
Filing date: 1978-10-18
Publication date: 1981-09-07

Description

Изобретение относится к измери-' тельной технике и может быть использовано при измерении поперечных размеров и глубины узких щелей и отверстий, толщины материала, градуировке мерительного инструмента и . ’ т.д.

Известен способ измерения поперечных размеров и глубины щели в объектах, заключающийся в том, что щель облучают двумя пучками света под фиксированными углами к аксиальному направлению щели, за щелью измеряют интенсивность той части этих пучков света, которая прошла через щель, и по соотношению интенсивностей '. вычисляют глубину и поперечный размер щели

Этот способ обладает недостаточной точностью измерений из-за влия- . ния на результат измерения колебаний интенсивности излучения, качеств ва поверхности, материала щели и точности,измерения углов падения зондирующих пучков света.

Наиболее близким к изобретению является способ измерения поперечных размеров и глубины щели в объектах, заключакшщйся в том, что формируют монохроматический когерентный ,поляризованный параллельный сьетовой пучок и направляют его на щель параллельно оси щели, за щелью в зоне формирования дифракционной картины. Фраунгофера измеряют расстояние между экстремальными точками этой картины, симметричными относительно ее центра, и ойределяют углы между направлением светового пучка и направлениями : из центра щели на экстремальные точки дифракционной'картйиы f2j.

Этот способ обладает недостаточной точностью измерений из-за влияния глубины щели на точность измерения поперечных размеров щели.

,Целью изобретения является повышение точности·измерений' поперечных размеров и,глубины щели.

Цель достигается тем, что наклоняют объект таким образом, чтобы между направлением светового пучка и осью щели образовался фиксированный угол, за щелью в зоне формирования дифракционной картины Фраунгофера' измеряют расстояние между экстремальными точками второй дифракционной картины, симметричными относительно ее центра^ и определяют углы между направлением светового пучка и направлениями центра щели на экстремальные точки второй дифракционной картины, а поперечные размеры и глубину щели вычисляют по следующим формулам [sin где d - поперечные размеры щели; Ή - глубина щели;

А - длина волны света;

~ oL“ фиксированный угол между направнением светового пучка и осью щели;

- угол между направлением светового пучка и направлением на экстремальную точку первой дифракционной картины;

угол между направлением светового пучка и направлением на экстремальную точку второй дифракционной картины.

На фиг. I изображен ход лучей в схеме устройства при направлении зондирующего щель пучка лучец, параллельном оси щели в объекте; на фиг. 2 ход лучей в .схеме устройства при направлении зондирующего щель пучка лучейсоставляющем фиксированный угол с осью щели в объекте.

Устройство для реализации способа измерения поперечных размеров и глубины щели в объектах содержит осветитель (на чертеже не показан), объектив 1, расположенный соосно с осветителем, и экран 2, расположенный в зоне формирования дифракционной картины Фраунгофера.

Способ измерения поперечных размеров и глубины щели 3 в объекте 4, например щели спектрального прибора

861936 4 или отверстия в фильтре, заключается в том, что формируют монохроматический когерентный поляризованный параллельный световой пучок 5 и направляют его на и^ель 3 параллельно ее оси. За щелью 3 в зоне формирования дифракционной картины · Фраунгофера на экране 2 измеряют расстояние между экстремальными точ10. ками этой картины, симметричными относительно ее центра, и определяют углы между направлением светового ny4^jка и направлением центра щели 3 на экстремальные точки дифракционной 15 картины.

Затем наклоняют объект 4 таким образом, чтобы между направлением светового пучка и осью щели 3 образовался фиксированный угол, за ₂₀ щелью 3 в зоне формирования дифракционной картины Фраунгофера измеряют расстояние между экстремальными точками второй дифракционной картины, симметричными относительно ее цент25 ра, и определяют углы между направлением светового пучка и направлениями центра на экстремальные точки второй дифракционной картины. При этом поперечные размеры и глубину щели ₃₀ 3 вычисляют по следующим формулам.

ί где О - поперечные размеры щели; h - глубина щели; А - длина волны света; сС- фиксированный угол между , · направлением светового пуч40 ка и осью щели;

% - угол между направлением светового пучка и направлением на экстремальную точку первой дифракционной картины^

4*1 - угол между направлением светового пучка и Направлением на экстремальную точку второй дифракционной картины.

Формулы (1) и (2) выведены с учетом геометрических построений на фиг. 1 и 2.

Claims

I- .-: Изобретение относитс к измерйтельной технике и может быть использовано при измерении поперечньк размеров и глубины узкик щелей и от верстий, толщины материала, градуировке мерительного инструмента и т.д. Известен способ измерени попереч ных раамеров и глубины щели в. объектах , заключающийс в том, что щель облучают двум пучками света под ксированными углами к аксиальному направлению щели, за щелыо измер ют интенсивность той части этих пучков света, котора прошла через щель, и по соотношению интенсивностей вычисл ют глубину и поперечный разме щели l J. Этот способ обладает недостаточной точностью измерений из-за вли ни на результат измерени колебаний интенсивности излучени , качества поверхности, материала щели и точности,измерени углов падени зрндирую1чих пучков света. Наиболее близким к изобретению вл етс способ, измерени поперечных размеров и глубины щели в объектах закдючаюищйс в том, что формируют монохроматический когерентный пол ризованный параллельный сьетовой пучок и направл ют gro на щели па рйллёльно оси щели,.за щелью в зоне формировани дафракционной картины, . Фраунгофера измер ют рассто ние м.ежду э1сстремальными точками этой картины , ейьй етричными относительно ее центра, и ойредел ют углы между направлением светового пучка и направлейи ми; из Центра деЯи на экстремальш 1е точки дифракционной картины IZJ. Этот способ обладает недостаточной точностью измерений из-за вли ни глубины щели на точность.измерени поперечных размеров щели. ,Целью изобретени вл етс повыщение ТОЧНОСТИизмерений поперечных размеров и,рдубины щели. Цель достигаетс тем, что наклон ют объект таким образом, чтобы между направлением светового пучка и осью щели образовалс фиксированньш угол, за щелью в зоне формировани дифракционной картины Фраунгофера измер ют рассто ние между экстремальными точками второй дифракционной картины, симметричными относительно ее центра и определ ют углы между направлением светового пучка и направлени ми цен ра щели на экстремальные точки второй дифракционной картины, а попереч ные размеры и глубину щели вычисл ют по следующим формулам d-iii v . )-вiиA-siи fol ,. . вiV1CAvЧ V5iнd 51и PotЬe - P1) где d - поперечные размеры щели; И - глубина щели; Л - длина волны света; фиксированный угол между на равлением светового пучка и осью щели; ...... - угол между направлением светового пучка и направлением на экстремальную точку первой дифракционной картины; -. угол между направлением светового пучка и направлением на экстремальную точку второй дифракционной картины. На фиг. 1 изображен ход лучей в схеме устройства -при направлении эон |щрующего щель пучка лучей, параллел ном оси щели в объекте; на фиг. 2 ход лучей в .схеме устройства при направлении зондирующего щель пучка лучей,, составл ющем фиксированный угол с осью щели в объектеУстройство дл реализации способа измерени поперечных размеров и глубины ;Щели в объектах содержит освети тель (на чертеже не показан), объектив 1, расположенный соосно с осветителем , и экран 2, расположенш 1й в зоне формировани дифракционной картиш.1 Фраунгофера. Способ измерени поперечных разме ров и глубишз щели 3 в объекте 4, например щели спектрального прибора или отверсти в фильтре, заключаетс в том, что формируют монохроматический когерентный пол ризованньш параллельный световой пучок и направл ют его на 3 параллельно ее оси. За щелью 3 в зоне формировани дифракционной картины Фраунгофера на экране 2 измер ют рассто ние между экстремальными точками этой картины, симметричными относительно ее центра, и определ ют углы между направлением светового пуч ка и направлением центра щели 3 на экстремальные точки дифракционной картины. Затем наклон ют объект 4 таким образом, чтобы между направлением свет ового пучка и осью щели 3 образовалс фиксированный угол, за щелью 3 в зоне формировани дифракционной картины Фраунгофера измер ют ра1 сто кие между экстремальными точками второй дифракционной картины, симметричными относительно ее центра , и определ ют углы между направлением светового пучка и направлени ми центра на экстремальные точки второй дифракционной картины. При этом поперечные размеры и глубину щели 3 вычисл ют по следующим формулам. ..k.-b 3 i 4-y- o, ,Н) 2 A-CsiM (a-t-4 -sin -siH4o3 t5lVl(dL-vVf)-6iV ol ,Bf ft M lgroL-tg4 o1 d - поперечные размеры щели; ti -г- глубина щели; Л - длина волны света; сС - фиксированный угол между направлением светового пучка и осью щели; % - угол между направлением светового пучка и направлением на экстремальную точку первой дифракционной картины: /f - угол между направлением светового пучка и направлением на экстремальную точку второй дифракционной картины. Формулы (1) и 12; вьшедены с учетом геометрическ41х построений на фиг. 1 и 2. Формула изобретени Способ измерени поперечных размеров и глубины щели в .объектах, заключающийс в том, что формируют монохроматический когерентньй пол ризованный параллельный световой пучок и Направл ют его на щель парал5 лельйо оси щели, за щелью в зоне фор мировани дифракционной картины Фраунгофера измер ют рассто ние между экстремальными точками этой:-.картины , симметричными относительно ее центра, и определ ют углы между направлением светового пучка и направлением из центра щели на экстремальные точки дифракционной картины, отличающийс тем, что, с целью повьшени точности измерений поперечных размеров и глубины щели, наклон ют объект таким образом , чтобы между направлением светового пучка и осью щели образовалс фиксированный угол, за щелью в зоне формировани дифра ионной картины Фраунгофера измер ют рассто ние .между экстремальными точками второй дифракционной картины, симметЛичными относительно ее центра, и оп редел ют углы между направлением светового пучка и направлени ми центра щели на экстремальные точки

Лвторой дифракционной картнны, а по- 25 перечные размеры и глубину , 1числ ют по следующим формулам

;..,

. 2..Xbw(.d.+4-)-SiiiQ;-5i 4 ol :,rt . c(.3sin )H ol-%tfQ3 .
2. Игнатов В.А.Мордасова Г. М,, Мордвинов В.А., Ровенский Б.Б. Бесконтактные оптические измерени размеров .малых отверстий И ще лей. Обмен опытом в радиопромьшшенности . 1975, № 4, с. 52-54 (прототип). - поперечные размеры щели; l - глубина щели; - длина волны света; (, - фиксированный угол между направлением светового пучка и осью щели; угол между направлением светового пучка и направлением на экстремальную точку первой дифракционной картины; угол между направлением светового пучка и направлением на эксремальную точку второй дифракционной картины . Источники, информации, . тые во внимание при экспертизе Патент Франции №2261503, G 01 В 11/12/D .01 D 3/00,

/

/

./