Фотоэлектрический метод профилирования

При углах оттенения 8-15° предел разрешения в глубину соответственно будет 0,03-0,05 мкм. Систематические погрешности определения глубины штрихов могут быть вызваны двумя причинами. Во-первых, из-за конечных размеров распылителя размывается молекулярная тень.

Все описанные выше методы бесконтактных измерений и приборы, построенные на их основе, дают возможность определить степень шероховатости поверхности только путем изучения или вычисления критериев шероховатости на основе измерений высот неровностей, расстояний между ними или обработки профилограмм. Таким образом, эти приборы не являются прямо показывающими, а вычисление критериев к тому же зависит от наблюдателя.

Кроме того, эти методы, в основном, являются локальными, критерии шероховатости определяют на основе измерений на малых и сравнительно узких участках поверхности. Непосредственно определять выбранные критерии шероховатости можно с помощью так называемого фотоэлектрического метода профилирования. Он основывается на том, что коэффициент отражения света от поверхности зависит от степени ее шероховатости.

Как уже упоминалось, при падении светового пучка на поверхность только часть его отражается в направлении, определяемом законом отражения, большая же часть светового потока рассеивается расположенными на поверхности неровностями и не может достигнуть приемника. Хорошо известно, что количество отраженного света зависит от угла падения и характера неровностей и материала. Можно установить связь между значением коэффициента отражения и степенью шероховатости.

Это количество характеризует общее состояние поверхности на значительных участках площади, а не сами элементы неровностей, что при изучении поверхностей с точки зрения некоторых их эксплуатационных свойств является очень важным.

Изменения светового потока

Рассеяние света при отражении от поверхностей будет тем большим, чем более шероховата поверхность. На основе такой связи предложено много различных методов измерения степени шероховатости. Однако эти методы являются типично интегральными и не характеризуют сами неровности.

Рассмотрим следующее явление. Если падающий на поверхность световой пучок охватывает достаточно большое число неровностей, то отраженный световой пучок представляет собой статистическое среднее из световых пучков, отражаемых по закону зеркального отражения в самых различных направлениях, и не характеризует неровности. Это хорошо иллюстрируется примером, где изображен схематически профиль в виде сомкнутых треугольников различной высоты.

Если же диаметр падающего светового пучка становится соизмеримым с размерами самих неровностей, а точнее – с расстояниями между отдельными неровностями, то количество отраженного света в выбранном направлении будет зависеть не только от общих характеристик шероховатости, но и от того, как элементы неровностей расположены по отношению к падающему световому пучку. В этом случае изменения светового потока, проходящего через диафрагму, будут зависеть от характера самих неровностей.

Как было сказано, существует определенная статистическая зависимость между углами раскрытия или углами скатов неровностей и расстояниями между ними. Поэтому если в выбранном направлении количество отраженного света зависит от расположения скатов, то, следовательно, оно косвенно связано с высотами неровностей и расстоянием между ними.

Можно заметить, что количество света, отраженного в определенном выбранном направлении, зависит от того, каким образом расположены скаты различных выступов и впадин по отношению к падающему световому пучку.