Пристрій для контролю поверхні

МПК* 6 GO!N21/00 ПРИСТРІЙ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ПОВЕРХНІ Винахід відноситься до вимірювальної техніки, а саме до оптичних засобів для для досліджень та аналізу матеріалів і може бути використаний в галузі приладобудування. Найближчим по суті є пристрій для контролю поверхні, який містить розміщені на одній оптичній осі джерело світла, систему лінз, першу систему діафрагм, систему відхилення світла, об'єктив, вузол затримки прямого відбитого світла, що суміщений з вищевказаною системою відхилення світла, другу систему діафрагм, фотодетектор, вихід якого під'єднаний через підсилювач сигналу до системи аналізу, вихід якої під'єднаний до ЕОМ, до якої під'єднано блок відображення інформації та систему керування виконавчим механізмом переміщення предметного столика, на якому закріплене тіло, поверхня якого контролюється (патент США № 5377002 МІЖ3 GO IN 21/00). Однак в режимі сканування світловою точкою опромінення поверхні, яка контролюється, пучком, що потрапляє на поверхню строго перпендикулярно, пристрій не дозволяє адекватно оцінити тривимірні розміри дефекта, а особливо його висоту оскільки розсіююча поверхня вертикального дефекта дуже мала, що знижує точність та достовірність контролю. В основу винаходу поставлено завдання створення пристрою контролю поверхні, в якому введення додаткових елементів дозволило б підвищити його точність та достовірність контролю, а також розширити функціональні можливості. Поставлене завдання вирішується тим, що пристрій для контролю поверхні, який містить розміщені на одній оптичній осі перше джерело світла, систему лінз, першу систему діафрагм, систему відхилення світла, об'єктив, вузол затримки прямого відбитого світла, що суміщений з вищевказаною системою відхилення світла, другу систему діафрагм, фотодетектор, вихід якого під'єднаний через підсилювач сигналу до системи аналізу, вихід якої під'єднаний до ЕОМ, до якої під'єднано блок відображення інформації та систему керування виконавчим механізмом переміщення предметного столика, на якому закріплене тіло, поверхня якого контролюється, згідно винаходу, додатково містить друге джерело світла, перший та другий переривачі світла, я-канальний світловод, систему керування переривачами, причому перший переривач світла розташований на оптичній осі між першим джерелом світла та системою лінз, другий переривач світла та світловод розташовані на оптичній осі з другим джерелом світла, причому переривачі світла через систему керування переривачами під'єднані до ЕОМ, а світловод встановлений між об'єктивом та площиною поверхні, яка контролюється. Світловод 12 може бути виконаний у виді п оптичних волокон та п лінз. Пристрій для контролю поверхні може містити додаткові переривачі світла, кількість яких відповідає кількості каналів світловода, які встановлені на оптичних осях між світловодом та поверхнею, що контролюється і які під'єднані до системи керування переривачами. Переривачі світла 3 та 4 можуть бути виконані електрооптичними, що забезпечить необхідну швидкодію пристрою. Конструкція світловода забезпечує опромінення дефекта поверхні з п сторін для забезпечення можливості повного аналізу форми та структури дефекта. Варіант конструкції* світловода при «=4 зображений на фіг. 2 для випадку коли він виконаний з п-\ напівпрозорих дзеркал 12.1, п непрозорих дзеркал 12.2, які розміщені в площині, паралельній поверхні 24, що контролюється, а також п лінз 23, причому дзеркала зорієнтовані в просторі таким чином, що частина світла проходить крізь напівпрозорі дзеркала, а частина відбивається від них і потрапляє на поверхню. Напівпрозорі дзеркала повинні бути виготовлені з різними коефіцієнтами пропускання та відбивання, з метою забезпечення однакових інтенсивностей всіх п пучків світла. Принцип роботи пристрою полягає в наступному. Світловий пучок 5 від джерела світла 1 проходить через переривач 3 і потрапляє на систему лінз 7, що призначена для забезпечення роботи пристрою в режимах сканування поверхні лінійним або точковим пучком і містить циліндричну та сферичну лінзи. В режимі сканування лінійним пучком встановлюється циліндрична лінза і світловий пучок пройшовши першу систему діафрагм 8 потрапляє на систему відхилення світла 10 після якої потрапляє через об'єктив 11 строго перпендикулярно на поверхню 24, що контролюється. Система відхилення Ю світла може бути виконана у виді призми або дзеркала. Світло в цьому режимі опромінюг значну частину поверхні, що дозволяє контролювати як лінійні дефекти, так і дефекти неплощинності поверхні. Розсіяне на дефектах світло утворює конусоподібний пучок, який проходить разом з прямим відбитим пучком через об'єктив 11 і потрапляє на вузол затримки 9, який затримує прямий пучок і пропускає розсіяний для забезпечення роботи пристрою в режимі темного поля. Світло, що пройшло далі через другий набір діафрагм 15 потрапляє на фото детектор 16, який реєструє сигнал від дефекта. Зареєстрований сигнал з виходу фотодетектора тютрапляє на вхід підсилювача 17 і далі на вхід системи аналізу 18,котра підключена до ЕОМ 19. До ЕОМ (в підключений блок відображення отриманої інформації 21, який може містити дисплей, принтер та інші пристрої необхідні для відображення отриманої інформації. Для забезпечення розгортки в режимі сканування використовується виконавчий механізм 14, в якості якого можуть бути використані електродвигуни для забезпечення переміщення предметного столика 13, наприклад, поступового та обертового руху з метою отримання спіральної розгортки, підключені через систему управління 20 до ЕОМ. В даному режимі перший переривач 3 пропускає світло, а другий переривач 4 не пропускає. В режимі сканування поверхні точковим пучком замість циліндричної лінзи встановлюється сферична лінза і далі процес відбувається аналогічно. Проте, при отриманні системою аналізу 18 сигналу про наявність дефекта ЕОМ виробляє сигнал для системи управління 22, яка переключає переривачі таким чином, що закривається переривач 3 та відкривається переривач 4 і світловий пучок 6 від аналогічного другого джерела 2 потрапляє на світловод 12 та на поверхню 24 під кутом до нормалі. Оскільки поверхня опромінюється під кутом це дає можливість опромінити бокову поверхню дефекта, що дозволяє отримати значно більший сигнал від дефекта у випадку якщо дефект є тримірним ніж у випадку коли дефект є поверхневим. Після отримання сигналу та його аналізу пристрій знову повертається у попередній стан тобто режим сканування поверхні точковим пучком. Пристрій забезпечує контроль якості поверхні тіл довільної форми, наприклад, круглих напівпровідникових пластин, що використовуються при виготовленні інтегральних схем. ФІГ.1 Пристрій для контролю поверхні Павлиш В.А. Данчишин І.В. Данчишин Ір.В. Автори: Корж P.O. їмшенецький В.В. 12.1 Пристрій для контролю поверхні 12.1 а) 12.2 12.1 12.2 12.2 12.1 б) Фіг.2 Автори: Павлиш В.А. Данчишин І.В. Данчишин 1р.В. Корж P.O. Імшенецький В.В.