Молекулярно-теневая проекция

Глубина, измеренная по снимку молекулярной теневой проекции, равна 0,67 мкм. Достаточная резкость границы позволяет применить большое увеличение и рассмотреть мелкие подробности микрогеометрии отпечатка, повторяющего соответственные микронеровности исходного образца.

Так, горизонтальный масштаб увеличения 1120 х и вертикальный 6700 х. Зная линейное увеличение микроскопа и угол а, легко вычислить высоту неровностей, где высота неровности. Для исследования был сделан отпечаток решетки, имеющий 600 штрихов на 1 мм, и получена молекулярная теневая проекция профиля при угле 14° и расстоянии от распылителя около 100 мм. Полученный образец рассматривали в микроскоп с объективом, как и в предыдущем случае, имеющим апертуру 1,30 и масляную иммерсию, а поверхности самой решетки рассматривали в микроинтерферометр типа МИИ-4.

Приведена молекулярно-теневая проекция с увеличением 4000 х и 16000 х, а также поле зрения микроинтерферометра типа МИИ-4. Хорошо видна граница тени, изображающая профиль решетки, виден и характер штрихов. Пилообразный вид профиля штрихов характерен для решетки, направляющей отраженный свет в область первого дифракционного максимума. По фотографии можно определить как глубину штрихов и расстояние между ними, так и истинный угол наклона отражающих граней.

Исследование снимка показало, что видимый угол наклона в среднем равен приблизительно 55°. При угле оттенения 14° нетрудно подсчитать угол наклона граней к плоскости решетки. В данном случае он равен 19°10. Если теоретически подсчитать величину угла, исходя из того, что дифракционная решетка направляет свет в среднюю область спектра первого порядка для длины волны 0,55 мкм и имеет 0,55-600 м шаг, а глубина штрихов соответственно равна 0,52 мкм. Вычисленная непосредственно по снимку глубина штрихов составила 0,53 мкм.

Такое хорошее совпадение экспериментальных данных с расчетными показывает, что предлагаемый метод обладает достаточной точностью и с большой достоверностью дает представление об имеющихся на поверхности микронеровностях. В противоположность этому снимок, полученный с помощью микроинтерферометра (апертура объектива 0,60), говорит о полной невозможности интерпретации интерференционной картины. Предел чувствительности метода, очевидно, определяется возможностями оптического микроскопа.

Таким образом, выгодный случай сложения двух систематических погрешностей с разным знаком и одного порядка величиной создает условия, при которых можно рассчитывать, что остаточная погрешность не превышает нескольких процентов. Считая, что измеренные величины микронеровностей исчисляются в долях микрометра, можно полагать, что эта погрешность, видимо, меньше предела разрешения метода, т. е. менее 0,03 мкм, и ею вполне можно пренебречь.

Рассеяние пучка приводит к увеличению контура тени, т. е. середина границы (область средней плотности границы) сместится в сторону больших глубин микронеровностей. Если считать, что размеры распылителя около 0,3-0,4 мм (толщина вольфрамовой проволоки), а расстояние от распылителя до отпечатка 100 мм, то при углах оттенения 8-15° по простому геометрическому построению можно вычислить погрешность, которая оказывается равной 5-6%. Во-вторых, происходит усадка отпечатка уже после его изготовления. Отпечаток обычно воспроизводит размеры исследуемого образца с некоторым уменьшением, причем усадка составляет около 5-7%.

Предел разрешения вдоль поля определяется объективом микроскопа и при апертуре 1,30 составляет 0,2 мкм. Предел разрешения в глубину зависит от угла оттенения и рассеяния молекулярного пучка, связанных е размерами распылителя.