Разработка и исследование рефлектометрического метода измерения шероховатости сверхгладких металлических поверхностей

• Автор: Попов, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 228 c. : ил

Глава I. Анализ состояния измерения шероховатости сверхгладких поверхностей рефлектометрическим методом
1.1. Основные положения теории рассеяния электромагнитного излучения на статистически неровных поверхностях

1.2. Анализ статистических свойств сверхгладких поверхностей

1.3. Рефлектометричеекие измерения шероховатости сверхгладких поверхностей

Глава II. Теоретическое обосноваШй’Тзазрабатываемых ре-фпектометрических способов измерения параметров шероховатости сверхгладких поверхностей
2.1. Исследование решений, полученных скалярной и векторной теорией, для углового распределения рассеянного излучения
2.2. Определение спектральной плотности и функции корреляции сверхгладких поверхностей рефлек-тометрическим методом
2.3. Способ измерения параметров 6 и Т с использованием элементов индикатрисы рассеяния
2.4. Способ измерения 6 и Т с использованием зависимости потока рассеянного излучения от
длины волны
2.5. Теоретическое исследование чувствительности разрабатываемых рефлектометрических способов „л измерения
Глава III. Исследование методических погрешностей рефлектометрических способов
3.1. Общие вопросы определения погрешности рефлек-тометрических способов измерения шероховатости
3.2. Погрешности, возникающие за счет использования приближенных зависимостей

3.3. Погрешности, вызванные отличием свойств реальной поверхности от выбранной модели
3.4. Погрешности, связанные со схемой реализации
метода
Глава 17. Экспериментальные исследования шероховатости
образцов полированных металлических поверхностей
4.1. Описание гониорефлектометрической установки
4.2. Исследование инструментальных погрешностей го-ниорефпектометрической установки
4.3. Исследование шероховатости полированных металлических поверхностей по индикатрисам рассея-

Глава 7. Опробование разработанных рефлектометрических
способов измерения параметров шероховатости 6 и Т
5.1. Сличение результатов измерения параметров шероховатости различными рефлектометрическими способами и щуповым методом
5.2. Разработка схем рефлектометров, предназначенных для реализации способа измерения параметров
и Г с использованием элементов индикатрисы рассеяния
5.3. Реализация способа измерения параметров 6 и Т с использованием зависимости потока рассеянного излучения от длины волны
Заключение
Литература
Приложение

Современное развитие лазерной техники, оптики, микроэлектроники и других разделов науки и техники потребовало создания изделий с минимально возможной шероховатостью поверхности. Такие поверхности, называемые в дальнейшем сверхгладкими, работают в основном на взаимодействии с электромагнитным излучением. Сверхгладкими считаются поверхности, для которых отношение среднего квадратического отклонения высот неровностей 6 к длине волны излучения значительно меньше единицы. Для излучения видимого диапазона сверхгладкими являются поверхности, для которых < 0,015 мкм.
Одной из задач, возникающих при изготовлении сверхгладких поверхностей, является измерение их шероховатости . Диапазон значений параметров шероховатости, свойственный сверхгладким поверхностям, практически не обеспечен средствами измерения. Необходимым этапом работ по созданию средств измерения шероховатости этих поверхностей является разработка метода измерения, положенного в основу разрабатываемых средств измерения.
Наиболее широко распространенными методами измерения, используемыми в выпускаемых промышленностью средствах измерения шероховатости поверхности, являются щуповой и интерференционный. Оба метода имеют ограниченные возможности для измерения шероховатости сверх-гладких поверхностей. Щуповой метод имеет в этом случае следующие недостатки:
- необходимость контакта с контролируемой поверхностью;
- практическая нереализуемость измерения шероховатости в ходе
технологического процесса;

- наилучшее согласие с критерием Д обеспечивает гауссова корреляционная функция, хуже - лоренцева, а экспоненциальная дает самое большое значение Д
Для объяснения полученных результатов требуется более глубокий анализ решений скалярной и векторной теорий, что выходит за рамки настоящей работы.
На основе полученных данных можно сделать следующие рекомендации
I) при Я > 40/£ решение скалярной теории предпочтительней применять на практике, чем решение векторной теории, данное в виде
2) в случае, если экспоненциальная и лоренцева корреляционные функции примерно с одинаковой точностью аппроксимируют КФ реальных поверхностей, предпочтение необходимо отдавать лоренцевой КФ.
Еще раз отметим, что эти рекомендации справедливы вблизи нормального падения.
Нами предложена проверка соответствия экспериментальным данным коэффициентов (2.14) и (2.15), полученных в решениях скалярной и векторной теорий. Она заключается в определении отношений двух индикатрис рассеяния, измеренных от одной поверхности в плоскости падения при двух различных углах падения У' и сравнении этих отношений с теоретическими зависимостями, найденными из (2.8) и
(2.10). В основу проверки положено то, что р (2.12) может иметь одинаковые значения при различных У' . Поэтому условием измерения двух индикатрис является равенство
Обозначим отношение двух индикатрис для (2.8) через N , а для (2,10) через М.
(2.10);
(2.19)
- при Уг
Тогда