Ориентировочные данные

Со средней величиной изображения высот получались значительно заниженными. По данным, определенным визуальным наблюдением контуров профилей через оптическую систему с разрешающей способностью, линейная мера которой близка к размерам неровностей, были вычислены отношения измеренных высот к истинным в зависимости от отношения. Эти данные нанесены на график: относятся к белым впадинам на черном фоне, к черным впадинам на белом фоне.

По ним можно вывести зависимость от апертуры оптического прибора «недоощупывания» неровностей. Следует заметить, что полученные ориентировочные данные относятся только к случаю, если профиль имеет определенную форму. Из рассмотрения графика видно, что погрешности определения высот неровностей пренебрежимо малы, если размеры их не менее двойной разрешающей способности. Эти результаты согласуются с данными, полученными А. Н. Захарьевским и его сотрудниками при исследовании профилей штрихов дифракционных решеток с помощью интерференционного объектива.

Было найдено, что измеренные значения глубины штрихов совпали с теоретически вычисленными при отношении и заметные расхождения (до 30%) были получены при отношении. Видимо, при исследовании профиля поверхностей и измерении высот неровностей в условиях, когда указанное отношение становится меньше 2, следует быть осторожным в оценке достоверности и точности получаемых результатов. В некоторых пределах возможно ввести поправки при измерении высот, однако характер найденной зависимости может значительно меняться с изменением вида самих неровностей, и определение поправок не всегда возможно.

Связь величины возможного «недоощупывания» с апертурой прибора была получена автором для неровностей треугольной формы. Возможно, что для неровностей иной формы результаты окажутся отличными.

Влияние апертуры микроинтерферометра

По всей вероятности, имеет значение не только истинная форма самих неровностей, но и вид профильной кривой, наблюдаемой в поле зрения прибора. В связи с этим представляло интерес сравнить данные автора с результатами исследований влияния апертуры микроинтерферометра на искривление интерференционных полос, наблюдаемых в его поле зрения Были исследованы поверхности, имеющие штрихи, близкие по форме к треугольной, но несколько отличающиеся вследствие плавных сопряжений с плоским участком поверхности или закругленных впадин. За истинный профиль неровностей в данных исследованиях был принят профиль отпечатка, наблюдаемый с помощью электронного микроскопа.

Исследованы неровности двух видов. Измерения, выполненные И. И. Духопелом, показали уменьшение измеряемой высоты неровности с уменьшением апертуры освещающего пучка. Этот результат противоречит теоретическим обоснованиям А. Н. Захарьевского, подтвержденным экспериментально Толманом и Вудом, согласно которым измеряемая высота неровностей тем меньше, чем больше апертура. Следует, однако, отметить, что расчеты А. Н. Захарьевского и измерения Толмана и Вуда относятся к неровностям ступенчатого вида.

По данным, полученным И. И. Духопелом, автором были подсчитаны значения отношений, причем за ширину штриха принималась величина, вычисленная на основании приведенных в работе И. И. Духопела значений. Разрешающая способность е соответствовала применяемым апертурам объективов. Данные для неровностей, имеющих форму, обозначены квадратом, а имеющих другую форму, точками. По оси абсцисс отложены значения и значения апертуры для 6-3 мкм, а по оси ординатзначение отношения вычислено по методам Захарьевского.

Источник погрешностей

Действительно, на основании значений величин можно подсчитать, что в среднем ширина штрихов была около 3 мкм. Точки укладываются на кривые, сходные по характеру с кривыми, при этом заметно, что для неровностей формы а получается более пологая кривая, чем для неровностей формы, и «недоощупывание» при уменьшении апертуры для формы наступает ранее, чем для формы. Как видно, разрешающая способность оптической системы прибора ограничивает измеряемую высоту неровности в первом случае величиной и во втором.

Действительно, и из экспериментальных данных И. И. Духопела (по графику), например, для отношения. При измерении высот неровностей с помощью микроинтерферометра имеется еще один источник погрешностей. Известно, что высота неровностей, измеряемая с помощью интерферометра, определяется разностью хода интерферирующих пучков, где угол падения пучка. Полагая, что измеряют в направлении, нормальном к плоскости объектива, можно считать l.

Однако это условие справедливо лишь при малых апертурах. Давно было замечено, что при точных интерференционных измерениях длины необходимо в результаты измерений вводить поправки, прямо пропорциональные измеряемой длине, так как фактически наблюдаемый порядок интерференции всегда меньше расчетного на некоторую величину. В образовании интерференционной картины полос равной толщины участвуют различные пучки, в том числе и те, которые идут под углами, не равными нулю.

Видимо, для направления наблюдается порядок интерференции. Интерференционные картины для каждой пары пучков, идущих в различных направлениях под углами, будут накладываться друг на друга, и тогда общее распределение интенсивности в картине будет отличаться от расчетного.