Вообще говоря, всякие замены материалов в технологии чреваты далеко идущими последствиями, и их - замен - надо избегать.
Я расскажу об одном случае, когда нам удалось, как мне кажется, вполне научно решить вопрос о возможности замены материала.
В связи с распадом СССР в 1991 г. возникли серьезные трудности со снабжением хлопком и хлопковыми тканями. У нас в технологии применяется вата хлопчатобумажная глазная для протирки, в частности, окон газоразрядной трубки и механизма внесения потерь. Руководством НИИ было предложено нам заменить вату из натурального сырья на вату техническую из вискозного волокна.
Мы взяли кварцевую пластинку достаточно высокого качества и стали измерять ее потери на пропускание. Величина этих потерь при размещении пластинки под углом Брюстера составляет несколько тысячных долей процента - но эта величина достаточно хорошо измеряется установкой. Пластинка поочередно протиралась тампонами из хлопчатобумажной и вискозной ваты, результаты записывались. Было произведено несколько десятков измерений с той и другой ватой. Затем измерения были классифицированы. Например, в класс-интервал от 0 до 0,001% попали четыре измерения; от 0,001 до 0,002 - восемь и т.д. Классифицированные результаты были представлены в виде гистограммы, а на рис. 50 показаны плавные кривые -
 |
| Рис.50. Эмпирические частотные распределения потерь пластинки приеё протирке хлопчатобумажной (1) и вискозной (2) ватой. |
эмпирические частотные распределения. Нужно заметить, что средние значения потерь пластинки как после протирки хлопковой ватой (кривая 1), так после протирки ватой вискозной (кривая 2) отличались незначительно и, в общем, применение вискозной ваты допустимо. Но, получив частотные распределения, мы заключили также, что если производятся прецизионные операции, а конечного контроля качества нет, то применение хлопковой ваты предпочтительнее - распределение более узкое. В тех случаях, когда есть возможность проверить качество протирки -предпочтительнее применять вату вискозную.
Подобные статистические приемы технологических исследований оказываются весьма полезными в условиях производства.
- К сожалению, понятие фазовой анизотропии и ее возникновение трудно понять без привлечения определенного математического аппарата.
Ясно, что при отражении от идеального диэлектрика линейная поляризация всегда остается линейной - случай полного внутреннего отражения мы не рассматриваем.
В другом случае, если на идеальном диэлектрике есть тонкая пленка, но линейная поляризация такова, что вектор лежит в плоскости падения или перпендикулярен ей, то опять никакой фазовой анизотропии мы не обнаружим - эллиптичности неоткуда взяться, ибо нет другой, перпендикулярной компоненты.
Для возникновения эллиптической поляризации нужно, не только две компоненты излучения, но нужно также чтобы у компонент отличались фазы, т.е. если
(1) 
то a
x¹ a y.К примеру, когда рассматривается двойное лучепреломление, то набег фазы между компонентами образуется за счет разных показателей преломления для обыкновенной и необыкновенной волн.
Пусть линейно поляризованное излучение падает на идеальный диэлектрик, покрытый тонкой пленкой. Для простоты примем амплитуду падающей волны за единицу, а азимут поляризации 45°, т.е. компоненты х и y в падающей волне равны между собой. На рис. 51 показан ход лучей в пленке, учитывающий многолучевую интерференцию.
 |
| Рис.51. Ход лучей в тонкой плёнке при многолучевой интерференции. |
Пусть r12 - коэффициенты Френеля для отражения на границе сред 1 и 2, r23 - то же для сред 2 и 3; j 1 - угол падения, j 2 - угол преломления, d - толщина слоя. Опять, если падающая волна имеет только одну поляризацию p- или s- , то преломленная волна имеет ту же самую поляризацию. Вычисления можно вести по одинаковым формулам, приписав к ним затем значки p- и s.
При отражении будет происходить интерференция лучей 1,3,5... Каждый из последующих лучей сдвинут по фазе относительно предыдущего на величину -2d , соответствующую разности хода на участках лучей ABC и AA¢
Для простоты рассмотрим интерференцию только лучей 1 и 2:
;
Здесь учтено, что r
12= -r2.Эти формулы описывают гармоническое колебание частоты со эллиптической поляризации
.Чтобы показать это приведем их к виду, аналогичному формулам (1
).
где
;
;
Аналогично для другой поляризации
Так как в общем случае r
p¹ rs, то и фазы b p¹ b s , то приходим к формулам (1), что означает, что отраженное излучение поляризовано эллиптически.Кстати, оно будет поляризовано линейно при b
p= b s = 0, т.е. при sin2d = 0:2d =kp , где k=0,1...
Это означает, что при оптической толщине
кратной четверти длины волны, фазовая анизотропия обращается в нуль.
Таким образом фазовая анизотропия покрытия, приводящая к эллиптической поляризации отраженного света - результат интерференции.
- He-Ne лазер, как правило, имеет линейную поляризацию излучения (правда, не очень хорошую). Положение плоскости поляризации определяется расположением окон активного элемента и зачастую не привязано к базовым поверхностям конструкции лазера. Пластинка l/2 ставится для согласования плоскости пропускания поляризатора с плоскостью поляризации излучения лазера.
-Строго говоря, никогда. Это операция, не предусмотренная технологией. Однако, в действительности приходится иногда протирать покрытия. У кого-то получается протирать зеркала, у кого-то - нет. Это уже не технология - это искусство. Нужно работать так, чтобы протирать зеркала не приходилось.
-В нашей технологии содержится исчерпывающий перечень технических требований к прибору для контроля спектра пропускания. Если акустооптический фотометр этим требованиям удовлетворяет, то он годится. Сам я опыта работы с акустооптическим фотометром не имею.
- l0 в технологии контроля зеркал обозначена центральная длина волны спектра пропускания покрытия зеркала. Точность ее определения связана с точностью измерения длины волны спектрофотометром и должна быть не хуже 10 нм.
- Любое вещество, имеющееся во внутреннем объеме резонатора, может мигрировать внутри вакуумного объема в присутствии плазмы газового разряда. Фактически это большая часть периодической системы элементов. Анализ обычно дает присутствие (качественно!) C, O, Si, Ti, Fe, Zn, S, Al, Ce, Cu, Ca, Na,...
- При тех сроках службы, при которых мы проводили исследования (до 10000 ч) процессы массопереноса превалируют в процессах деградации зеркал. Следовательно, можно считать, что покрытия устойчивы к ультрафиолету в данной конструкции прибора при данных сроках службы.
- Эта задача относится к контролю подложек, а не покрытий зеркал.
По крайней мере, одно средство вам должно быть известно из предыдущих лекций - иммерсия образца по задней поверхности.
Другой способ, практиковавшийся у нас, - сбор рассеянного света с помощью большего сферического зеркала с отверстием.
Тогда изображение источников рассеяния располагаются в сопряженных точках пространственно разнесенных плоскостей, и
с помощью системы диафрагм - центральных и кольцевых - можно отделить рассеяние от разных источников.
Третьим известным мне способом является напыление на исследуемую поверхность хорошо отражающего металлического
покрытия. При этом способе одновременно достигается повышение чувствительности за счет увеличения коэффициента
отражения. Покрытие затем должно быть удалено мягким травителем, т.е. травителем, не ухудшающим поверхность подложки.
Имеются сведения, что лучше всего для такой методики подходит серебро. Алюминий, медь, хром образуют рассеивающие
покрытия, а Au, Pt, Pd дороги и создают трудности при травлении.
- К ЛЕКЦИИ 1
- H.C. van de Hulst. Light scattering by small particles New York John Wiley and Sons Inc, London. Chapman and
Hall, Ltd, 1957
Русский перевод
Г.ван де Хюлст. Рассеяние света малыми частицами. ИЛ.М.1961 - А.С.Топорец. Оптика шероховатой поверхности. Л.:Машиностроение, 1988
- Дж.М.Беннетт, Л.Маттсон. Шероховатость поверхности и рассеяние. Оптическое общество Америки. Вашингтон Д.К.
- H.C. van de Hulst. Light scattering by small particles New York John Wiley and Sons Inc, London. Chapman and
Hall, Ltd, 1957
- К ЛЕКЦИИ 2
- М.А.Бухштаб. Измерение малых оптических потерь. Л.:Энергоатомиздат. 1988
- R.M.A.Аzzаm, N.M.Bashara. Ellipsometry and polarized light. North-Holland publishing comp.
Amsterdam - New York - Oxford, 1977
Русский перевод:
Р.Аззам, Н.Башара. Эллипсометрия и поляризованный свет. М.:Мир. 1981
- К ЛЕКЦИИ 4
- D.P.Woodruff, T.A.Delchar. Modern techniques of surface science. Cambridge University press. Cambridge
London - New York - New Rochell - Mellbourne - Sydney, 1986
Русский перевод:
Д.Вудраф. Т.Делчар. Современные методы исследования поверхности. М.:Мир. 1989 - L.C.Feldman, J.W.Mayer. Fundamentals of surface and thin film analysis. North-Xolland. New York - Amsterdam -
London. 1986
Русский перевод:
Л.Фелдман. Д.Майер. Основы анализа поверхности и тонких пленок. М.:Мир. 1989
- D.P.Woodruff, T.A.Delchar. Modern techniques of surface science. Cambridge University press. Cambridge
London - New York - New Rochell - Mellbourne - Sydney, 1986
