Пристрій для контролю товщини плівок високотемпературних матеріалів

Винахід відноситься до контрольно-вимірювальної техніки, зокрема для вимірювання товщини плівок на підкладці і може бути використаний для контролю товщини тонких плівок високотемпературних матеріалів у процесі їх напилення. Відомі пристрої контролю товщини тонких плівок, які містять джерело випромінювання, модулятор, підкладку з плівкою, оптичну систему та систему реєстрації (А.с. СРСР №1303816, 807054, 246085, 486793, 1226042, 322603, 1401267, 947640, кл. G01B9/02), які забезпечують контроль товщини плівок оптичних покрить в процесі їх виготовлення по екстремальним значенням коефіцієнта пропускання (або відбивання) світла на фіксованій довжині хвилі. До недоліків таких пристроїв слід віднести крайню обмеженість їх використання, особливо при напиленні плівок високотемпературних матеріалів методами термічного напилення, лазерного і ВЧ магнетронного напилення. Модуляція світла джерела випромінювання не обмежує попадання фону (особливо свічення випаровувача) на контролюючий фотоприймач, змінює режим роботи фотоприймача, зменшує чутливість і точність реєстрації. Найбільш близьким до запропонованого щодо технічної сутності є пристрій для контролю товщини плівок (А.с. СРСР №1029002), виконаний у вигляді послідовно встановленого джерела лінійно поляризованого випромінювання, та чвертьхвильової пластинки, підкладки з плівкою, оптичної системи, контролюючого фотоприймача і системи реєстрації. Пристрій забезпечує контроль товщини високотемпературних плівок в процесі напилення шляхом використання амплітудномодульованого випромінювання кругової поляризації. Оптична система пристрою виконана у вигляді лінзи. Недоліком даного пристрою є те, що контролюючий фотоприймач внаслідок паразитної засвіченості випаровувача виводиться із режиму і знижується його чутливість, що приводить, особливо при напиленні плівок високотемпературних матеріалів, до похибки у визначенні товщини шарів. Завданням винаходу є підвищення чутливості пристрою. Поставлене завдання досягається таким чином, що пристрій для контролю товщини плівок високотемпературних матеріалів, виконаний у вигляді послідовно встановленого джерела лінійнополяризованого випромінювання, чвертьхвильової пластинки, подкладки з плівкою, оптичної системи, контролюючого фотоприймача і системи реєстрації, згідно винаходу, додатково містить світлоподілювач, встановлений між чвертьхвильовою пластинкою і джерелом випромінювання, оптичний клин, встановлений між світлоподілювачем і балансним фотоприймачем, реєструючий пристрій, встановлений в діагоналі мосту, який містить обидва фотоприймачі, а оптична система додатково містить вузькосмуговий фільтр, встановлений між підкладкою з плівкою і оптичною лінзою, і діафрагму з круглим отвором, розміщену між оптичною лінзою і контролюючим фотоприймачем. На кресленні (фіг.) подана блок-схема пристрою. Пристрій містить джерело лінійно-поляризованого (монохроматичного) випромінювання 1, світлоподілювач 2, чвертьхвильову пластинку 3, підкладку з плівкою 4, вузькосмуговий фільтр 5, оптичну лінзу 6, діафрагму з круглим отвором 7, контролюючий і балансний фотоприймачі 8, 9 відповідно, оптичний клин 10 і реєструючий пристрій 11 з реєстраторами R1, R2 - мосту. Пристрій працює таким чином. Лінійно-поляризоване монохроматичне випромінювання від джерела 1 спрямовують на світлоподілювач 2, відбита частина випромінювання якого проходить через оптичний клин 10 на балансний фотоприймач 9. Частина випромінювання, що пройшла, направляється на чвертьхвильову пластинку 3, пікладку з плівкою 4, вузькосмуговий фільтр 5, оптичну лінзу 6, діафрагму з круглим отвором 7, контролюючий фотоприймач 8. Сигнали, що реєструються з обох фотоприймачів 8, 9 поступають на реєструючий пристрій 11, включений в діагональ мосту створеного реєстраторами R1 та R2. В початковий момент часу інтенсивність сигналів вирівнюється оптичним клином 10. Чвертьхвильова пластинка забезпечує ізотропію двомірного виміру в площині плівки. При напиленні плівки порушується баланс реєструючих сигналів обох фотоприймачів 8, 9, який реєструє пристрій 11. Вузькосмуговий фільтр фільтрує фонову I ф засвітку пропускаючи тільки випромінювання джерела монохроматичного випромінювання 1, спільно з діафрагмою 7, яка обрізує залишки випромінювання паразитної засвітки, що пройшла через вузькосмуговий фільтр 5. Як приклад конкретного виконання виготовлений пристрій на базі лазера ЛГН-208Б, установці вакуумного напилення УВР-3Н, ізотропного поділювача на основі оптичного скла K8, чвертьхвильової пластинки з кварцу, вузькосмугового фільтру СЗС (l = 0,63мкм), оптичної лінзи з F = 15мм, діафрагми з отвором Æ 0,4мм, фотоприймачів ФД-7K, а в якості реєструючого пристрою використано самописець КСП-4. Використано світлоподілюючий клин спектрофотометра ІКС-14. Проведений контроль процесу напилення плівок SrF2, MgF2, CaF2, PbF2, ZnGs 2S4 та ZnGa2Se4. Вплив паразитної засвітки не встановлено. Використання заявленого пристрою забезпечує можливість контролю товщини плівок високотемпературних матеріалів у процесі їх напилення із використанням джерел як із постійним, так і з модульованим випромінюванням, спрощує конструкцію пристрою і підвищує його точність. Винахід може бути використаний в серійних установках ВУП-5М, ВУП-5, ВУП-4 об'єднання "Електрон" м.Суми та інших аналогічних установках.