Оптический контроль интерференционный

Оптический неразрушающий контроль основан на взаимодействии светового излучения с контролируемым объектом и регистрации результатов этого взаимодействия. Методы, характерные для оптического контроля, используют электромагнитное излучение в диапазоне длин волн в вакууме от Ю до 10 мкм (зЛО —ЗХ Х10 ° Гц), и охватывают диапазоны ультрафиолетового (УФ), видимого (ВИ) и инфракрасного (ИК) света. При этом объединяются они между собой общностью применяемых методик, способов и приемов проведения контроля. В большинстве вариантов контроля длина волны света мала по сравнению с геометрическими размерами деталей, элементов и дефектов контролируемых объектов, что позволяет использовать при анализе возможности неразрушающего контроля расчет взаимодействия с ним излучения методами геометрической оптики (см. 4.6). Вместе с тем в ряде случаев (обнаружение дефектов малых размеров, контроль тонких пленок, испытания голографическими и интерференционными методами и др.) применяются методы, характерные для анализа волновых процессов. В этой части методы оптического контроля близки методам радиоволнового контроля, но при большем отношении геометрических размеров к длине волны аналогичны и величины, несущие полезную информацию (см. 4.1, 4.6). [c.222]

Интерференционные методы позволяют контролировать объекты, размеры которых значительно превышают длину волны, путем сравнения с эталоном, подобно тому, как это делается в оптическом виде неразрушающего контроля (см. ниже). Следует вместе с тем заметить, что в СВЧ-диапазоне почти всегда накладываются прямая и отраженная волны, т. е. присутствует интерференция, и обычно под интерференционными методами подразумевают такие, когда контроль производится с использованием нескольких максимумов или минимумов интерференционной кривой. Существенным ограничением в таких вариантах контроля является трудность в обеспечении однозначного отсчета контролируемой величины, что и сдерживает широкое применение интерференционных методов. [c.161]

Тонкие пленки. Они получили гораздо большее распространение в науке и технике. Помимо широкого использования в оптических устройствах (покрытие зеркал, различные интерференционные я поглощающие фильтры, просветляющие покрытия, защитные покрытия, предотвращающие окисление и повреждение оптических поверхностей, и др.), тонкие пленки в настоящее время применяют для контроля температуры космических объектов, а также в качестве приемников видимого и инфракрасного излучения. Во всех перечисленных случаях весьма важно иметь точные данные об оптических свойствах пленок и прежде всего данные о коэффициентах отражения, пропускания и поглощения света в однослойных или многослойных системах пленок. [c.502]

Отличительной чертой интерференционных методов оптического контроля является взаимодействие двух потоков света. К интерференционным методам относятся интерферометрический, дифракционный, фазово-контрастный, рефрактометрический и голографический. Они основаны на изменений энергии и фазы вторичных потоков после взаимодействия с контролируемым объектом, его элементами или частями. Поскольку величиной, определяющей набег фазы, является длина волны, интерференционные методы обеспечивают измерения и контроль параметров объектов до долей длины волны. Обычно погрешность или разрешающая способность такого рода аппаратуры составляет 0,1 X. В связи с высокой разрешающей способностью и чувствительностью этих методов большое внимание должно быть уделено неизменности условий контроля, в том числе и параметров окружающей среды. Например, наличие на пути одного из световых потоков газа с переменными оптическими [c.262]

Оптические датчики. Для контроля роста пленок при вакуумном испарении можно использовать ряд оптических явлений, таких как поглощение, пропускание и отражение света и интерференционные явления. Необходимая для этого аппаратура относительно проста и состоит главным образом из источника света и фотоэлемента. Оба они размещаются в отдельной системе (вне вакуума), которая содержит необходимые для наблюдения оптические окна. Выбор вида измеряемой величины определяется типом подложки и материалом измеряемой пленки. Для пленок металла, например, можно проводить измерение оптического пропускания при условии, что пленки осаждаются на прозрачные подложки. Однако количество прошедшего света Тг быстро уменьшается с увеличением толщины пленки, так что точные измерения ограничены относительно тонкими пленками. Кроме того, закон поглощения света в веществе с коэффициентом поглощения а см 1 Г, = То ехр [ — ас1] на стадиях роста пленки, когда происходит образование зародышей и когда пленка является островковой, не выполняется [139]. Аналогичные замечания относятся и к методу измерения отражения света. По этим причинам оптические датчики используются главным образом для диэлектрических пленок. [c.151]

Применение когерентного излучения позволяет эффективно использовать возможности оптических элементов как преобразователей спектра поступающего двухмерного сигнала и создавать принципиально новые методы контроля материалов и изделий. Исследуемая поверхность объекта освещается расходящимся лазерным пучком, структура которого формируется диффузной поверхностью. Пучок, отраженный от поверхности, фиксируется на фотопленке, установленной в плоскости Фурье. Если исследуемый объект - идеальное зеркало, то в плоскости Фурье будет наблюдаться нормальное распределение интенсивности света по Гауссу, так как структура представляет собой набор интерференционных картин, имеющих пространственную частоту, распределенную случайным образом. Отличие поверхности от идеальной будет определяться изменением спектра Фурье в зависимости от шероховатости объекта. Предлагаемый метод позволит получить интегральные характеристики больших поверхностей (до 10 см ). На результаты измерений не влияет волнистость поверхности. [c.509]

Наиболее интересным методом неразрушающего контроля полимерных материалов с помощью микрорадиоволн является фазовый, или интерференционный, метод. Основой интерференционного метода является СВЧ-интерферометр, принцип действия которого не отличается от оптического и заключается в измерении и сравнении фазы волны, прошедшей через образец или отраженной от него, с фазой волны, распространяющейся в свободном пространстве или в опорном плече интерферометра. Измеренный фазовый сдвиг позволяет определять показатель преломления и тангенс угла диэлектрических потерь в полимерных материалах и в некотором диапазоне проводить измерение толщины. Показатель преломления и тангенс угла диэлектрических потерь связаны с технологическими параметрами и структурой исследуемых материалов. [c.78]

Осажденные тонкие пленки были, по-видимому, впервые получены в 1857 г. Фарадеем [1J при проведении им опытов по взрыву металлических проволочек в инертной атмосфере. Дальнейшие эксперименты по осаждению пленок были стимулированы в XIX-м столетии интересом к оптическим явлениям, связанным с тонкими слоями вещества, и исследоиааиями кинетики и диффузии газов. В 1887 г. Нарволд [2] на примере проволок из платины продемонстрировал возможность осаждения тонких металлических пленок в вакууме с использованием джоулева тепла. Годом позже Кундт [3] применил этот же метод для измерения показателя преломления пленок металлов. В последующие десятилетия тонкие пленки использовались только для чисто физических исследований. Только с совершенствованием вакуумного оборудования, которое позволило организовать массовое производство и контроль свойств тонких осажденных пленок, последние нашли промышленное применение. За последнюю четверть века области применения тонких пленок значительно расширились. В качестве примера можно привести просветляющие покрытия, зеркала, интерференционные фильтры, солнечные очки, декоративные покрытия на пластиках и тканях, использование тонких пленок в электронно-лучевых трубках и совсем недавно — в производстве микроэлектронных схем. Рассмотрение с различных сторон последнего применения и является целью написания данной книги. [c.14]

Автоматический абсорбционный фотометр ИФО-453 [5, 6] предназначен для непрерывного измерения содержания воды в различных жидких и газообразных средах. Схема фотометра двухлучевая двухканальная (рис. 4.3). Световой поток от лампы 1 типа СЦ-80 делится зеркальным вибрационным модулятором 6 на два, один из которых проходит через проточную рабочую кювету 10, другой — через сравнительную кювету 10. Далее потоки направляются на приемник излучения 22 (фоторезистор), перед которым установлен интерференционный фильтр 21. При концентрации измеряемого компонента, соответствующей началу шкалы, показания ИК-анализатора с помощью оптического клина 16 устанавливают равными нулю. При изменении концентрации измеряемого компонента световые потоки становятся неравными, и их разность преобразуется приемником в переменное напряжение. Это напряжение усиливается усилителем 23 и подается на управляющий двигатель 24, который перемещает оптический клин 16. С валом двигателя связана стрелка шкалы прибора, а с оптическим клином — сердечник дифференциального трансформатора 26, с которого снимается выходное напряжение на вторичный прибор. Устройство 17 предназначено для визуального контроля чистоты стекол кювет и протекающего через них продукта. Шкала прибора отградуирована в единицах оптической плотности. [c.145]

Для измерения поверхностных неровностей менее 1 мк применяют оптические приборы, лучший из которых использует интерференционные линии. Эти и другие способы имеют то преимущество, что они не связаны с разрушением образца, что важно для процесса контроля, но они дают картину, требующую специальной расшифровки. [c.12]

Можно также контролировать специфические свойства пленок, например поглощение, пропускание и отражение света и интерференционные эффекты, используя оптические измерительные устройства. Толщину пленок проводящих материалов можно контролировать по измерению сопротивления in situ, а толщину покрытий из диэлектрических материалов — по измерению емкости. Дальнейшее усовершенствование большинства таких методов in situ заключается в том, чтобы использовать их для контроля процесса нанесения покрытий. [c.214]

Интерференционно-поляризационная микроскопия для контроля качества оптически прозрачных сред с фазовыми неоднородностями. [c.515]

Так, в приборе Хинтона [13] измерения проводились при очень низком уровне деформаций (5-10 —5-10 ) в области температур от —196 до 400 °С, причем приборное демпфирование, т. е. уровень шумов при измерении tgo не превышало 5-10 . Это достигалось проведением измерений в разреженной атмосфере и подвеской образца на расчалках, установленных в точках минимальных смещений. Интересная особенность этого прибора состоит в использовании оптического метода независимого контроля деформаций по интерференционной картине, возникающей при отражении монохроматического света от колеблющегося торца образца. Метод резонансных колебаний, используемый для определения модуля упругости, сочётался в этом приборе с измерением tg O по затуханию колебаний после снятия возбуждающего напряжения. При этом tg O определялся по числу периодов, за которое сигнал уменьшался от одного фиксированного уровня до другого (подробнее этот метод описан в гл. VHI). [c.157]

Оптическая схема прибора показана на рис. 55. Источником света служит ртутная лампа, работающая на стабилизованном напряжении. Измерительная кювета 1 прямоугольная с размерами 25X25X100 мм. Первичный и рассеянный свет диафрагмируется так, чтобы наблюдаемый в кювете рассеивающий объгм составлял лишь 1 см . Кювету помещают в ящик, зачерненный внутри и снабженный для гашения прошедшего луча света роговидной трубкой. На пути первичного и рассеянного луча предусмотрено введение поляроидов 2 и 5. Измерение депо-ля ризации автор использовал для контроля оптической чистоты раствора. Особое внимание здесь уделяется монохроматизации света. Автор применил комбинацию фильтров Цейсса и интерференционных фильтров Шотта (4 и 5). [c.102]

На установке для изучения кинетики реакции (см. рис. 6.17) нужно постоянно контролировать интенсивность поглощаемого света при одновременном спектрофотометрическом определении изменения концентрации вещества в ходе реакции. Поэтому в ней используются одновременно два взаимно перпендикулярных луча фотолизующий (вызывающий фотохимическую реакцию, см. раздел 6.7.1) и зондирующий (для контроля концентрации). Зондирующая оптическая схема состоит из источника зондирующего света II, линзы 2, затвора 3, металлического интерференционного фильтра 5 и прибора 13 для измерения интенсивности проходящего через кювету света. Диафрагмы 6 vi 6 ограничивают световые потоки. В качестве приборов для измерения света (8, 10 и 13) используют фотоэлементы или ФЭУ, которые достаточно чувствительны в применяемой области спектра. Их фототок постоянно регистрируется самописцами. [c.156]

Существующие способы определения напряженно-деформиро-ванного состояния, основанные на использовании контактных методов и различного типа преобразователей (тензометрических, реохордных, индуктивных, механических и др.), а также бесконтактных методов (поляризационно-оптического, интерференционного и др.), не учитывают влияния анизотропии, изменения свойств и структуры материалов в процессе нагружения, весьма трудоемки из-за необходимости установки и крепления преобразователей, нанесения покрытий на непрозрачные в оптическом диапазоне длин волн изделия. В настоящей главе рассмотрен перспективный микрорадиоволновый метод контроля напряженно-деформированного состояния материалов и изделий, заключающийся в регистрации результатов распространения и взаимодействия электромагнитных волн СВЧ-диапазона с контролируемым изделием. Метод не требует контакта прибора с поверхностью изделия, позволяет проводить контроль материалов непрозрачных в видимом диапазоне длин волн, учитывает влияние структуры и ее изменений в процессе нагружения, обеспечивает высокую точность измерений и автоматизацию контроля. [c.184]

При оптических измерениях прозрачных пленок наблюдаются периодические изменения интенсивности света, связанные с многочисленными отражениями света внутри пленки с последующей интерференцией световых пучков. Условия наблюдения интерференционной картины определяются показателями преломления материалов пленки и подложки. Следует отметить, что интерференционный максимум в прошедшем свете совпадает с минимумом в отраженном свете и наоборот. Эти проблемы более подробно рассматриваются в гл. 11, разд. 1, в связи с методами измерения толщины пленок. Контроль толщины пленки производится по наблюдению максимальных величин интенсивности света, которые периодически появляются с увеличением оптической толщины пленки на величину, равную четверти длины волны к света. Следовательно, молено непосредственно наблюдать порядок данного интерференционного максимума или минимума. Измерение прохождения и отражения наиболее часто используются в тех случаях, когда пленки осаждаются для оптических применений, а именно для делителей луча, зеркал, просветляющих покрытий и интерференционных фильтров. В этих случаях обычно требуются толщины, кратные Я/4, и преимущества непосредственного измерения именно данного параметра пленки очевидны. Для таких целей были разработаны различные варианты конструкций датчиков. Рассмотрение их можно найти в обзоре Берндта [139]. Следует отметить конструкцию, разработанную Штекельмахером с сотрудниками [318, 319], в которой используется модулированный световой поток, так что выходной сигнал фотоэлемента может быть селективно усилен, что исключает влияние рассеянного света. Эта конструкция была успешно использована при производстве многослойных интерферен- [c.151]

А fio]. Для контроля поверхностей подложек также используются такие методы оптической микроскопии, как светоразделительная микроскопия, многолучевая интерференция и фазово-контрастная микроскопия (интерференция с использованием поляризованного света и двулучепреломляющей призмы). В этих методах для измерения толщины использованы принципы, описанные в гл. 1. В отличие от наблюдения колец на ступеньке пленкн, в них рассматривается вся подложка, в силу чего интерференционные кольца образуют контурную карту поверхности. [c.507]