SU872959A1 - Touch-free photometric method of measuring transparent sample roughness height - Google Patents
Touch-free photometric method of measuring transparent sample roughness height Download PDFInfo
- Publication number
- SU872959A1 SU872959A1 SU792815643A SU2815643A SU872959A1 SU 872959 A1 SU872959 A1 SU 872959A1 SU 792815643 A SU792815643 A SU 792815643A SU 2815643 A SU2815643 A SU 2815643A SU 872959 A1 SU872959 A1 SU 872959A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- sample
- measured
- signals
- diffuse
- reflected
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
(54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ(54) CONTACTLESS PHOTOMETRIC METHOD
ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЫ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ Изобретение относитс к контрольн измерительной технике и может быть и пользовано, в частности, дл контрол качества поверхности, определени высоты шероховатости, выбора pai oнальных технологических процессов при создании полированных поверхностей в различных отрасл х промьшшеннбсти. Известен способ измерени высоты шероховатости поверхности прозрачных образцов., заключающийс в том, что исследуемую поверхность предварительно покрывают тонким высокоотражак цим слоем алюмини или серебра, воспроизвод щим ее микрорельеф, и затем используют метод полос хроматического пор дка l. Недостатком известного способа вл етс то, что при измерении.всегда остаетс не сной степень воспроизводимости микрорельефа указанным слоем, поскольку толщина этого сло может быть на пор док больше Высоты шероховатости поверхности. ПРОЗРАЧНЫХ ОБРАЗЦОВ Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс бесконтактньй фотометрический способ измерени высоты шероховатости поверхности прозрачных и непрозрачных образцов , заключающийс в том, что направл ют на поверхность образца монохроматический поток излучени под углом относительно нормали к ней, не превышающим 10 и определ ют сигналы от диффузного и nojmoro потоков, отраженных от поверхности образца. О высоте шероховатости суд т по формуле r-l-il где X - длина волны монохроматического потока излучени ; ЗГ 3,1416 - известна посто нна ; lvtt -nOAH «сигналы от диффузного и полного потоков, отраженных от измер емой поверхности;MEASUREMENTS OF SURFACE ROUGHNESS HEIGHT The invention relates to a control measurement technique and can be used, in particular, to control the surface quality, determine the roughness height, select pa- rial technological processes for creating polished surfaces in various industries. A known method for measuring the surface roughness height of transparent samples. The test surface is precoated with a thin highly reflective aluminum or silver layer reproducing its microrelief, and then the chromatic order l method is used. The disadvantage of the known method is that when measuring. The degree of reproducibility of the microrelief of the indicated layer always remains unclear, since the thickness of this layer may be an order of magnitude greater than the height of the surface roughness. TRANSPARENT SAMPLES The closest technical solution to the invention is a non-contact photometric method for measuring the surface roughness height of transparent and opaque samples, consisting of sending a monochromatic radiation flux at an angle relative to its normal to the sample surface not exceeding 10 and determining the signals from diffuse and nojmoro flows reflected from the sample surface. The roughness height is judged by the formula r-l-il where X is the wavelength of the monochromatic radiation flux; ZG 3.1416 - known constant; lvtt -nOAH "signals from diffuse and full fluxes reflected from the measured surface;
Леж среднеквадратическа высотаLying rms height
шероховатости.roughness.
При измерении прозрачных образцов с помощью этого, способа измер емую поверхность предварительно покрывают тонким слоем (но не прозрачным) алю мини или серебра, воспроизвод щим ее микрорельеф When measuring transparent samples using this method, the surface to be measured is precoated with a thin layer (but not transparent) of aluminum or silver, reproducing its microrelief
Однако дл известного способа характерны недостаточна точность .314ерени и сложность процесса измерени , поскольку операци нанесени указанного сло на измер емую поверхность весьма трудоемка . Кроме того, операци снижает точность измере Т Среднеквадратическа высота шероховатости измер емой поверхности образца; длина воЛны монохроматического потока излучени известна посто нна ; показатель преломлени материала образца на это Длиие волны; коэффициенты зеркального отражени измер емой и противоположной измер емой поверхностей образца определ емые, например, формулами Френел , в пер воначальном положении об разца; J - коэффициент пропускани измер емой поверхности и толщи образца в первоначальном его положении; Т.цфф, l сигналы от диффузного и полного потоков, отражен ных от поверхностей в пе воначальном его положени коэффициенты зеркального отражени измер емой и противоположной измер емо поверхностей образца, оп редел емые, например, формулами Френел , при перевернутом положении образца; Тл - коэффициент пропускани противоположной измер емой поверхности и толщиHowever, the known method is characterized by insufficient accuracy of the .314 and complexity of the measurement process, since the operation of applying this layer on the surface being measured is very laborious. In addition, the operation reduces the accuracy of the measurement T The mean square roughness height of the sample surface to be measured; the wavelength of the monochromatic radiation flux is known constant; the refractive index of the sample material for this wavelength; The specular reflection coefficients of the measured and opposite surfaces of the sample are determined, for example, by the Fresnel formulas, in the initial position of the sample; J is the transmittance of the measured surface and the thickness of the sample in its initial position; T. Tzff, l Signals from diffuse and total fluxes reflected from surfaces in its initial position are the specular reflection coefficients of the sample being measured and opposite to the measured surfaces of the sample, determined, for example, by the Fresnel formulas with the sample turned upside down; T is the transmittance of the opposite measured surface and thickness
НИИ за счет искажений, вносимых слоем пд)и воспроизведении микрорельефа, и в р де случаев делает непригодными образцы дл эксплуатации.Research institutes due to the distortions introduced by the layer pd) and reproduction of the microrelief, and in a number of cases make the samples unsuitable for use.
Целью изобретени вл етс повышение точности и упрощение процесса измерени .The aim of the invention is to improve the accuracy and simplify the measurement process.
Поставленна цель достигаетс тем что после определени сигналов переворачивают образец так, чтобы поток излучени падал на противоположйую измер емойповерхность образца, определ ют при этом сигналы от диффузного и полного потоков, отраженных от поверхностей образца, а о высоте шероховатости суд т по формуле образца при перевернутом его положении; сигналы от диффузного и полного потоков, отраженных от поверхностей при перевернутом положении образца. На чертеже изображена принципиальна схема установки дл реализации предлагаемого способа. Установка содержит источники 1 излучени (лазер) , экран 2, ловушки 3 и 4 излучени , фотометрический шар 5, в котором выполнены отверсти 6-9, фотоприемник 10 и образец 1 с измер емой поверхностью 12 и поверхностью 13, ограничивающей его и противоположной измер емой. Предлагаемый способ осуществл етс следующим образом. Монохроматический пучок излучени от источника 1 излучени падает через отверсти 8 и 9 фотометрического тара 5 на измер емую поверхность 12 образца II под углом 5-10 к ее нормали. Прошедшее через 11 излучение улавливаетс ловушкой 4, а отраженный образцом 11 поток идда попадает в фотометрический шар 5 где интегрируетс и создает на приемной поверхности фотоприемника 10 через отверстие 6 освещенность , пропорциональную величине полм, Когда зеркальна составл юща отраженного потока ер вьшускаетс через отверстие 7 шара и улавливаетс ловушкой 3, т.е. экран 2 не перекрывает это отверстие, на приЪмI ной поверхности создаетс освещенность , пропорциональна величине диф фуэно отраженного образцом 11 потока . Покрытие экрана 2 должно быть одинаковым с покрытием внутренней поверхности стенок шара. Далее переворачивают образец 11 и устанавливают его так, что пучок излучени сначала падает на другую поверхности 13 и затем после прохождени толщи образца 11 облучает измер емзпо поверхность 12. Повтор проведенную 8729 5 10 6 последовательность операций, наход т величины полного и диффузного отраженных образцом- 11 потоков излучени полиа. и Регистрирующие сигналыЭ „фф| полХ ЛИФФ поЛНа постзгаающие с фотоприемника 10, пропорциональны создаваемым на его поверхносТ; освещенност м от поступающих в фотометрический шар 5 потоков излучени Фдифф ,Ф полн Фполц 5. систему двух уравнений , получают формулу дл определени высоты шероховатостиThe goal is achieved by the fact that, after determining the signals, the sample is inverted so that the radiation flux falls on the opposite surface of the sample, the signals from the diffuse and full fluxes reflected from the sample surfaces are determined, and the roughness height is judged by inverting it. position; signals from diffuse and full fluxes reflected from surfaces when the sample is turned upside down. The drawing shows a schematic diagram of the installation for the implementation of the proposed method. The installation contains radiation sources 1 (laser), a screen 2, radiation traps 3 and 4, a photometric ball 5 in which holes 6–9 are made, a photodetector 10 and a sample 1 with a measured surface 12 and a surface 13 that restricts it and is opposite to the measured one . The proposed method is carried out as follows. The monochromatic beam of radiation from the radiation source 1 falls through the holes 8 and 9 of the photometric container 5 onto the measured surface 12 of sample II at an angle of 5-10 to its normal. The radiation passing through 11 is trapped by trap 4, and the flow reflected by sample 11 enters the photometric ball 5 where it integrates and creates on the receiving surface of the photodetector 10 through the opening 6 illumination proportional to the magnitude of the reflected flux emitted through the opening 7 of the ball and caught by trap 3, i.e. the screen 2 does not block this hole; an illumination is created on the receiving surface, proportional to the magnitude of the differential flow reflected by the sample 11. The cover of the screen 2 should be the same with the coating of the inner surface of the walls of the ball. Then the sample 11 is turned over and installed so that the radiation beam first falls on another surface 13 and then, after passing through the thickness of the sample 11, irradiates the measured surface 12. Repeat 8729 5 10 6 sequence of operations, find the full and diffuse reflected samples flow of poly. and recording signals "ff | polX LIFP of the LNF postzgayuschie from the photodetector 10, proportional to the surface T created on its surface; illumination from the flux of Fdiff, F is full of Polkts 5 entering the photometric ball. 5. a system of two equations, a formula is obtained for determining the roughness height
«с "with
1one
полного потоков, отраженных от поверхностей в первоначальном его положении; rj- коэффициенты зеркальногоfull flows reflected from surfaces in its original position; rj - mirror coefficients
отражени измер емой и противоположной измер емой поверхностей образца, определ емые , например, формулами Френел , при перевернутом положении образца} Tj - коэффициент пропускани протироположной измер емой Формул изобретени Бесконтактный фотометрический, способ измерени высоты шероховатости по верхности прозрачных образцов, заключающийс в том, что направл ют на поверхность образца монохроматический поток излучени под углом относит ельно нормали к ней, не превьш1ающим l.O и определ ет -сигналы от диффузного и полного потоков, отраженных от поR - среднеквадратическа высота шероховатости измер емой поверхности образ ца; , ., % - длина волны монохроматйческого потока излучени ;reflections of the measured and opposite measured surfaces of the sample, defined, for example, by Fresnel formulas, with the sample turned upside down} Tj is the transmittance of the protivopolozhnye measured Invention Non-contact photometric, method for measuring the roughness height of the surface of transparent samples, consisting in A monochromatic radiation flux at an angle relative to its normal to the sample surface, not exceeding lO, is detected on the sample surface and determines signals from diffuse and total fluxes, trazhennyh from poR - mean square height of roughness measured by a surface of the sample; ,.,% is the wavelength of the monochromatic radiation flux;
поверхности и толщи образца при перевернутом его по положении;the surface and thickness of the sample when it is inverted in position;
ЗАИ | ф 1 полип сигналы от диффузного и 1 полного потоков, отраженных от поверхностей при перевернутом положении образца .WAI | f 1 polyp signals from diffuse and 1 full fluxes reflected from surfaces in the inverted position of the sample.
В случае г r,j. г, 5 г и ТIn the case of r r, j. g, 5 g and T
30thirty
Т(з Т формула существенно упрощаетс i4T T (C T formula is greatly simplified. I4T
,1416 - известна посто нна ; п - показатель преломлени , 1416 - known constant; n - refractive index
материала образца на этой длине волны;sample material at this wavelength;
Г , г - коэффициенты зеркального отражени и; ер емой и О. ЗДиФс полца. Эполи-1 верхностей образца, о т л Л чающийс тем, что, с цепью повышени точности и упрощени процесса из- мерени , после определени сигналов переворачивают образец так, чтобы поток излучени падал на противоположную измер емой поверхность образца, определ ют при этом сигналы от диффузного и полного потоков, отраженных от поверхностей образца, а о высоте шероховатости суд т по формуле 787295 прЪтивоположной измер емой поверхностей образца, , определ емые, например, формулами Френел , в первоначальном положении. 5 образца ; коэффициент пропускани намер емой поверхности и толщи образца в перво начальном его положении; 10 Диффузного и полного потоков, отраженных от поверхностей в первоначальном его положении;IS rj, rlj -коэффициенты зеркального отражени измер емой и противоположной.измер емой поверхностей образца, определ емые, например, 20 ( формулами Френел при перевернутом положении образца; Тп - коэффициент пропускани противополбжной измер емой поверхности и толщи образца при перевернутом его положении; ИФФП ПОАЧ диффузного и - полного потоков, отраженных от поверхностей при перевернутом положении образца. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе l. Koehier W,F. Multiple-Beam Fringes of Equal Chromatic Order, Journ . of the Optical Soc. of Amer., 1953, o1. 43, 9, p. 738-749. 2. Авторское свидетельство СССР 654853 кл. G О В 11/30, 1979 (прототип).G, g are the mirror reflection coefficients and; Zeroma and O. ZDiFs poltsa. Epoli-1 sample surfaces, with the chain that improves the accuracy and simplifies the measurement process, after determining the signals, turn the sample so that the radiation flux falls on the opposite measured surface of the sample, while determining the signals from diffuse and full fluxes reflected from the sample surfaces, and the roughness height is judged by the formula 787295 opposite to the measured sample surfaces, determined, for example, by Fresnel formulas, in the initial position. 5 samples; the transmittance of the intended surface and the thickness of the sample in its initial position; 10 Diffuse and full fluxes reflected from surfaces in its initial position; IS rj, rlj are the specular reflection coefficients of the measured and opposite measured surface of the sample, defined, for example, 20 (by the Fresnel formulas for the inverted position of the sample; Tn is the transmittance anti-swayable measured surface and the thickness of the sample in its inverted position; IFPP PAH diffuse and —full fluxes reflected from the surfaces in the inverted position of the specimen. understanding of the expertise of L. Koehier W, F. Multiple-Beam Fringes of the Equal Chromatic Order, Journ. of the Optical Soc. of Amer., 1953, o 1. 43, 9, p. 738-749. 2. USSR Author's Certificate 654853 CL G O B 11/30, 1979 (prototype).
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792815643A SU872959A1 (en) | 1979-09-07 | 1979-09-07 | Touch-free photometric method of measuring transparent sample roughness height |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792815643A SU872959A1 (en) | 1979-09-07 | 1979-09-07 | Touch-free photometric method of measuring transparent sample roughness height |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU872959A1 true SU872959A1 (en) | 1981-10-15 |
Family
ID=20848881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU792815643A SU872959A1 (en) | 1979-09-07 | 1979-09-07 | Touch-free photometric method of measuring transparent sample roughness height |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU872959A1 (en) |
-
1979
- 1979-09-07 SU SU792815643A patent/SU872959A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6493097B1 (en) | Analytical method and apparatus | |
US3804521A (en) | Optical device for measuring surface roughness | |
EP0397388A2 (en) | Method and apparatus for measuring thickness of thin films | |
KR940016660A (en) | Thin Film Thickness Measurement Apparatus and Method | |
US4387994A (en) | Optical system for surface topography measurement | |
JPS63193005A (en) | Device for inspecting surface | |
US6891980B2 (en) | Method and apparatus for analysis of schlieren | |
KR950014849A (en) | Photometric detectors scattered by thin films of colloidal media | |
SU872959A1 (en) | Touch-free photometric method of measuring transparent sample roughness height | |
EP0128183B1 (en) | Inspection apparatus and method | |
JPH0781836B2 (en) | Optical measuring device | |
JPH04310836A (en) | Method for measure distribution of refractive index | |
JPS6165107A (en) | Inspecting method for surface defect | |
SU654853A1 (en) | Photometric contact-free method of measuring non-transparent specimen roughness height | |
RU2107903C1 (en) | Test for forming the optical surface | |
SU1260773A1 (en) | Device for detecting defects in transparent thin-film articles | |
RU2156437C2 (en) | Gear determining surface roughness | |
CN110455745A (en) | A kind of method and its application measuring liquid refractivity dispersion | |
RU2035039C1 (en) | Process of determination of flaw in transparent stone | |
RU2025656C1 (en) | Device for non-destructive measuring of thickness of dielectric and semiconductor films in predetermined point | |
RU2148812C1 (en) | Interferential method of measurement of size and concentration of aerosol particles and device for its realization | |
SU1744457A1 (en) | Method of estimating distribution of steepness of microunevennesses in rough surface | |
RU2083969C1 (en) | Interference method of measurement of refractive index in specimens with refractive index gradient | |
JP3365881B2 (en) | Lens refractive index inspection device | |
RU1790739C (en) | Method of measuring article surface roughness |