SU979883A1 - Способ измерени амплитуды поверхностной акустической волны - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к оптоакустическим измерени м колебаний, в частности к неразрушающему контролю качества, поверхности твердых тел, например сплавоЬ, полупроводников , пьеэоэлектриков, монокрисТсШлов и ДР., и может быть использовано в акустоэлектронике, акустике и интегральной оптике.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  способ измерени  амплитуды поверхностной акустической волны, заключающийс  в том, что раздел ют монохроматический луч света на опорный и предметный пучки, направл ют предметный пучок в исследуемую точку подложки, в которой возбуждают поверхностную акустическую волну, совмещают коллинеарно в пространстве недифрагированный опорный и дифрагированный на поверхностной акустической волне предметный пучок света, регистрируют их интенсивности и измер ют параметры сигнала на частоте поверхностной акустической волны , соответствующие опорному и предметному пучкам, по которым вычисл ют амплитуду поверхностной акустической волны ll.

Недостатком известного способа  вл етс  низка  точность измерений, так как измерение провод т на посто| нном токе, имеющем временной и температурный дрейф нулевой линии, относительно которой провод т отсчет результата.

Цель изобретени  - повышение точ; ности.

10

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  амплитуды поверхностной акустической волны, заключающемс  в том, что раздел ют монохроматический луч света

15 на опорный и предметный пучки, направл ют предметный пучок в исследуемую точку подложки, в которой возбуждают поверхностную акустическую волну, совмещают коллинеарно в

20 пространстве недифрагированный опорный и дифрагированный на поверхностной акустической волне предметный пучки света, регистрируют их интенсивности и измер ют параметры сигнала на частоте поверхностной акустической волны, соответствующие опорному и предметному пучкам, по которым вычисл ют амплитуду поверхностной акустической волны, направл ют 30 в исследуемую точку подложки, также

и опорный пучок, после измерени  параметров, соответствующих сигналам предметного и опорного пучков, перекрывают опорный пучок, модулируют поверхностную акустическую волну по амплитуде отнотональной низкой частотой, на которой измер ют параметры сигнала, а амплитуду вычисл ют по формуле

. X.

-ItCoSQ

где - длина волны монохроматического света

сигнал, измеренный на низ кой однотональной частоте амплитудной модул ции; - сигнал, измеренный на час тоте поверхностной акустической волны

« - коэффициент делени  полупрозрачного зеркала,  вл ющийс  отношением интенсивностей предметного и опорного пучков света; m - коэффициент глубины модул в - угол падени  света на исследуемый образец. На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предложенный способ.

Устройство, реализующее способ., измерени  амплитуды поверхностной акустической волны, содержит оптически св занные лазер 1, зеркала 2 и 3, с помощью которых получают опорный 4 и предметный 5 пучки, подающие их на исследуемый образец 6, механически св занный с ним преобразователь 7, электрически св занные оптоэлектронный преобразователь 8, переключатель 9, селективный высокочастотный вольтметр 10, и седективный. низкочастотный вольтметр 11, шторку 12, перекидывающую опорный луч при низкочастотных измерени х , генератор 13 высокочастотных сигналов, электрически св занный с преобразователем 7 и генератором 14 низкочастотных сигналов, диафрагму 15, выдел ющую совмещенные в пространстве недифрагировавшую часть опорного пучка 16 и дифрагировавшую часть предметного пучка 17 и пропускающую их на оптоэлектронный преобразователь 8 и коммутатор 18, механически св занный со шторкой 12.

Сущность способа заключаетс  в том, что дл  определени  амплитуды поверхностной акустической волны раздел ют в пространстве луч лазера 1 на два пучка: предметный 5 и опорный 4, совмещамт их в точке образца 6 ( подлокки), в которой требуетс  определить амплитуду. Поверхностную акустическую волну в подложке 6 возбуждают генератором 13 высокочастотных сигналов посредством преобразовател  7, Оба световых пучка , попада  на подложку, дифрагируют на поверхностной акустической волне. В пространстве перед оптоэлектронным преобразователем 8 совмещают Сделают коллинеарным или близким к коллинеарным) при помощи зеркал 2 и 3 дифрагировавшую часть

0 предметного пучка 17 и недифрагировавшую часть опорного пучка 16. Диафрагма 15 пропускает на фотоэлемен- В только эти два световых пучка . Высокочастотным селективным

5 вольтметром 10 измер ют величину амплитуды переменной составл ющей плат , на выходе оптоэлектронного преобразовател  8 на частоте поверхностной акустической волны. За тем измер ют выходной сигнал на выходе на низкой частоте амплитудной модул ции. При измерени х сигналов на выходе на частоте амплитудной модул ции плат 1,151 или на двойной частоте амплитудной модул ции ./

5, коммутатор 18 подвигает шторку 12 так, чтобы перекрыть опорный пучок 4, - к входу генератора 13 высокочастотных сигналов и подключает генератор 14 низкочастотных сигналов, посредством которого модулиру; ют выходной сигнал генератора 13 высокочастотных сигналов по амплитуде и этим промодулированным сигналом возбуждают поверхностную акустическую волну в образцеб. В это же врем  коммутатор 18 с помощью переключател  9 отключает от оптоэлектронного преобразовател  8 высокочастотный селективный вольтметр 10 и подключает низкочастотный селективный вольтметр 11, которым измер ют величину сигналов 1 и Iggjj . Затем по формуле рассчитывают амплитуду поверхностной акустической волны, по величине которой суд т о качестве контролируемой поверхности .

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

. В подложке из необита лити  возбуждают поверхностную акустическую волну встречно-штыревым преобразователем 7 с 20-ю парами штырей на «частоте 30 МГц посредством высокочастотного генератора 13, который

5 имеет внутреннюю модул цию низкочастотным сигналом частотой 1 кГц с измер емым коэффициентом глубины модул ции т. Предметный и опорный пучки, попада  на подложку, дифраО гируют на поверхностной акустической волне. В пространстве за подложкой двум  зеркалами 2 и 3 совмещйют дифрагировавшую часть предметного пучка 17 и недифрагировавшую

5 часть опорнЬй пучка 16. Диафрагма 15, сто ща  перед оптоэлектронным преобразователем 8, выдел ют только эти пучки, которые и попадают на него. Высокочастотным селективным вольтметром 10 измер ют величину амплитуды с выхода оптоэлектронного преобразовател  8 при сигнале генератора 13 на частоте 30 МГц. Затем коммутатор 18 включает внутреннюю модул цию генератора 13, переключателем 9 к выходу фотоэлемента подключаетс  селективный низкочастотный вольтметр 11 вместо высокочастотного селективного вольтметра 10, и шторкой 12 перекрывают опорный пучок. При этом на оптоэлектронный преобразователь 8 попадает только дифрагировавша  часть предметного пучка.

Подставл ют в известную формулу измененные значени  m - крэффициен та глубины модул ции, а - амплитуды сигнала низкочастотной однотональной модул ции и угла падени  света на исследуемый образец и вычисл ют поверхностную акустическую волну.

Использование изобретени  позвол ет проводить все измерени  на переменном токе, что дает возможность использовать стандартную радиоизмерительную аппаратуру, характеризующуюс  высокой точностью проведени  измерени  амплитудных полей независимо от коэффициента отражени  света исследуемым образцом, и исключить вли ние вибрации на проводимые исследовани , что повышает точность .измерени .

Claims (1)

1. Яковкин и.Б. и Петров Д.В.

5 Дифракци  света на акустических поверхностных волнах. Новосибирск, Наука, 1979, с. 115 (прототип).

2