ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «ВНИИМ мм. Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА»

МЕТОДИКА

ПОВЕРКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ И ПОЛЯРИСКОПОВ-ПОЛЯРИМЕТРОВ

МИ 215-80

Mocks* ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ 1911

РАЗРАБОТАНА НЛО «ВНИИМ мм. Д. И. Менделеева»

Генеральный директор Тарбеев Ю. В.

Руководитель темы Нел банд о» Л. В.

Исполнители Буслаеве В. Е, Сорокине И. С.

ПОДГОТОВЛЕНА К УТВЕРЖДЕНИЮ Сектором законодательной метрологии НПО «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева»

Начальник сектора Селиванов М. Н.

Исполнитель Балабуха Н. А.

УТВЕРЖДЕНА Научно-техническим советом НПО «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» 10 декабря 1979 г. (протокол № 24)

МЕТОДИКЛ

ПОВЕРКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ И ПОЛЯРИСКОПОВ-ПОЛЯРИМЕТРОВ

МИ 215—80

Настоящая методика распространяется на поляризационные измерительные компенсаторы (в дальнейшем—компенсаторы) н по* лярископы-поляриметры со следующими характеристиками:

компенсаторы Бабине типов КПБ-5, КПБ-10, КПБ-30 с пределами измерений от 0 до ± (2750, 5500, 16500) нм с погрешностью измерений не более 10, 15, 30 нм соответственно;

компенсаторы Солейля типа КС-5 с пределами измерений от 0 до ±.2750 нм с погрешностью измерений не более 2 нм;

компенсаторы Сенармона типа КРК с пределами измерений от 0 до 550 нм с погрешностью измерений не более 10 нм;

полярископы-поляриметры типов ПКС-125 и ПКС-250 с пределами измерений от 0 до 550 нм с погрешностью измерений не более 10 нм и устанавливает методы и средства их периодической поверки.

1. ОПЕРАЦИИ И СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

1.1. При проведении поверки компенсаторов выполняют операции и применяют средства поверки, указанные в табл. 1.

Таблица 1

Наименование' операции Номер пункта методики Средства поаеркн и их нормативно-технические характеристики Внешний осмотр 3.1 Опробование 3.2. Определение разности отсчетов, соответствующих положениям нулевой разности хода для белого и монохроматического света, у компенсаторов типов КПБ и КС 3.3.1 Специальная осветительная установка (приложение 1)

® Издательство стандартов, 1981

Поверку проводят в полузатемненном помещении, так чтобы общая освещенность не мешала глазу наблюдателя при адаптации к затемненному полю зрения.

2.2. Перед проведением поверки выполняют следующие подго товительныс работы.

2.2.1. Для поверки компенсаторов всех типов применяют специальную осветительную установку, собранную и отъюстированную в соответствии с приложением 1.

Для этого на рельсе располагают источник белого света, конденсатор и коллиматор. Добиваются освещения диафрагмы коллиматора в соответствии с приложением 1. Устанавливают автоколлиматор* на некотором расстоянии от коллиматора так, чтобы оптическая ось автоколлиматора совпадала с осью пучка света, выходящего из коллиматора, с погрешностью не более 3 мм. При этом автоколлиматор располагают таким образом, 'чтобы он не мешал проведению поверки. Устанавливают на рельсе поляризатор (см. приложение 1), используя автоколлиматор для контроля отклонения рабочих поверхностей поляризатора от перпендикулярности к оптической оси автоколлиматора и, тем самым, к оси пучка света.

Используя для контроля автоколлиматор, устанавливают компенсатор на рельс так, чтобы поверхность кварцевой пластины у компенсаторов типа КС или поверхность анализатора у компенсаторов типов КРК и КПБ была перпендикукярна к оси пучка света, вышедшего из коллиматора, с погрешностью не более 15'; при этом ось пучка света должна проходить через центр полностью освещенного входного отверстия компенсатора с погрешностью не более 3 мм. При проведении этой операции окуляр компенсатора должен быть снят.

Для установки поляризатора в скрещенное положение, при котором его плоскость пропускания перпендикулярна плоскости пропускания анализатора компенсатора, у компенсаторов типа КРК устанавливают анализатор в положение, соответствующее отсчету 0° но шкале компенсатора. Поворачивая поляризатор в оправе, добиваются наибольшего затемнения поля зрения компенсатора, при этом затемнение должно быть равномерным.

У компенсаторов типов КС и КПБ устанавливают подвижный клин в положение, соответствующее отсчету 30 мм по шкале компенсатора. Поворачивают поляризатор в оправе до тех пор, пока поле зрения компенсатора не примет вид, характерный для положения нулевой разности хода для белого света: у компенсаторов типа КС подвижный клин компенсирует по всему полю зрения разность хода, созданную неподвижной системой клин—пластина, и наблюдается равенство наименьших яркостей обеих половин поля

^ф Поле зрения автоколлиматора должно быть не менее 1°, цена деления—не

более 5'.

зрения; у компенсаторов типа КПБ подвижный клин компенсирует только в центре поля зрения разность хода, созданную неподвижным клином, и в центре поля зрения располагается черная полоса, г симметрично в обе стороны от нее — цветные полосы. При этом поле зрения компенсаторов типа КС должно быть затемнено равномерно; черная и цветные полосы в поле зрения у компенсаторои типа КПБ должны иметь одинаковую интенсивность окраски по своей высоте.

При проведении этой операции окуляр у компенсаторов типов КС и КПБ должен быть поставлен на свое место. Снимать и ставить на место окуляр следует осторожно, ■чтобы не изменить положение компенсатора.

2.2.2.    Для полярископов-поляриметров должно быть проверено качество освещения их поля зрения. Центральная часть поля зрения диаметром не менее 40 мм должна быть равномерно освещена; допускается незначительное уменьшение освещенности по краям поля зрения. Равномерности освещенности добиваются регулировкой положения источника света при помощи установочных винтов.

2.2.3.    Перед определением основной погрешности следует установить эллипсометрическую пластинку (см. приложение 2) в положение, при котором ее рабочие поверхности параллельны поверхностям кварцевой пластины у компенсаторов типа КС или поверхностям анализатора у- компенсаторов типов КПБ и КРК с погрешностью не более 15'. Для контроля правильности установки пластинки в это положение используют автоколлиматор; при этом у компенсаторов типов КПБ и КС окуляр должен быть снят. Пластинка должна помещаться на скамье между поляризатором и компенсатором.

2.2.4.    Эллипсометрическая пластинка перед измерением должна быть выдержана в непосредственной близости от прибора не менее 30 мин.

J. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

3.1.    Внешний осмотр

3.1.1.    При проведении внешнего осмотра прибора устанавливают следующее:

наличие полного комплекта в соответствии с паспортом;

наличие маркировки: типа прибора, товарного знака завода-нзгоговителя, заводского номера;

отсутствие дефектов и повреждений покрытий на наружных поверхностях, ухудшающих его работоспособность, и налетов, царапин и других дефектов на открытых поверхностях оптических деталей;

наличие четкой гравировки штрихов шкал, залитых краской, надписей и цифр.

3 2. Опробование компенсаторов

3.2.1.    При проверке взаимодействия подвижных частей компенсатора устанавливают соответствие их следующим требованиям:

окуляр у компенсаторов типов КПБ и КС должен поворачиваться легко и плавно при наведении на резкое изображение перекрестия или линии раздела поля зрения;

подвижный клин и связанная с ним шкала у компенсаторов типов КС и КПБ при вращении микрометрического винта должны перемещаться легко и плавно во всем диапазоне измерений;

переключатель полутеневых устройств у компенсаторов типа КС должен устанавливать каждое из них так, чтобы лйния раздела поля зрения располагалась вертикально и проходила через центр поля зрения;

анализатор и связанный с ним лимб у компенсатора типа КРК должен поворачиваться легко и плавно во всем диапазоне измерений;

оправа со светофильтром у компенсатора типа КРК при ее вращении должна полностью вводить светофильтр и выводить его из поля зрения.

3.2.2.    При проверке отсчетного устройства устанавливают, что лампы подсветки шкал освещают штрихи и индексы шкал и барабана с яркостью, достаточной для работы в полузатемненном помещении.

3.2.3.    Проверку пределов измерения компенсаторов типов КПБ и КС производят на специальной осветительной установке (см. приложение 1) с монохроматическим источником света. Вращая микрометрический винт, перемещают подвижный клин и жестко связанную с ним шкалу компенсатора на 30 мм в обе стороны от положения нулевой разности хода и при этом считают число черных полос, прошедших в поле зрения через перекрестие у компенсаторов типа КПБ или число затемнений у компенсаторов типа КС.

Число черных полос или затемнений в каждой стороне должно равняться числу интерференционных порядков компенсатора (не считая затемнения или полосы, соответствующих положению нулевой разности хода).

3.3- Определение метрологических параметров компенсаторов

3.3.1. Определение разности отсчетов, соответствующих положениям нулевой разности хода для белого и монохроматнческо-ю света, у компенсаторов типов КПБ и КС производят на специальной осветительной установке (см. приложение 1).

Освещают компенсатор монохроматическим светом (см. приложение 1) и устанавливают по шкале компенсатора отсчет 30 мм. Наблюдая в окуляр и медленно поворачивая микрометрический винт, добиваются равенства наименьших яркостей обеих половин поля зрения у компенсаторов типа КС (полутеневые пластинки должны быть введены в поле зрання) или устанавливают середину нулевой черной полосы на центр поля зрения у компенсаторов ти-

5

па КПБ. Производят не менее пяти наведений на это положение при подходе к нему со стороны больших значений шкалы и не менее пяти наведений при подходе со стороны меньших значений, каждый раз снимая отсчет (аналогичным образом, подходя с разных сторон шкалы, проводят все измерения на компенсаторах типов КС и КПБ).

За отсчет I*_т, соответствующий положению нулевой разности хода для монохроматического света, принимают среднее арифметическое из десяти отсчетов.

Заменяют ртутную лампу лампой накаливания и освещают компенсатор белым светом (см. приложение 1). Аналогичным образом определяют отсчет /S , соответствующий положению нулевой разности хода для белого света.

Разность отсчетов |/£ —/£ | не должна быть более 1 нм для компенсаторов типа КС-5, 5 нм для компенсаторов типа КПБ-5, 7 нм для компенсаторов типа КПБ-10 и 15 нм для компенсаторов типа КПБ-30.

3.3.2. Определение погрешности градуировки у компенсаторов типов КПБ и КС производят на специальной осветительной установке (см. приложение 1) с монохроматическим источником света.

После определения' положения нулевой разности хода для монохроматического света у компенсаторов типа КПБ сначала перемещают подвижный клин в сторону больших значений шкалы компенсатора до положения, соответствующего разности хода в одну длину волны, при котором середина первой (не считая нулевой! черной полосы совместится с центром перекрестия. Совмещение осуществляют подходя к этому положению не менее пяти раз со стороны меньших значений шкалы и не менее пяти раз со стороны больших значений, каждый раз снимая отсчет. Находят среднее значение / Г из десяти отсчетов. Затем совмещают одну из черных полос в середине шкалы и последнюю черную полосу с центром перекрестия, что соответствует разности хода в i и N длин волны, н определяют средние значения отсчетов /" и 1$ ,

где i — порядковый номер средней полосы (не считая нулевой);

N— число интерференционных порядков компенсатора.

Возвращают клин в положение нулевой разности ходй и, перемещая его в сторону меньших значений шкалы компенсатора, аналогичным образом определяют средние значения отсчетов I* , /']

и /jj .

После определения положения нулевой разности хода для монохроматического света у компенсаторов типа КС сначала перемещают клин в сторону больших значений шкалы компенсатора до положения, соответствующего равенству наименьших яркостей обеих половин поля зрения при разности хода в одну длину волны. До-6

биваются равенства яркостей обеих половин поля зрения при подходе к этому положению не менее пяти раз со стороны меньших значений шкалы и не менее пяти раз при подходе со стороны больших значений, каждый раз снимая отсчет. Находят среднее значение /? из десяти отсчетов.

Последовательно перемещают клин в сторону больших значе-ний шкалы компенсатора до положений, соответствующих равенству наименьших яркостей обеих половин поля зрения при разности хода в i и N длин волны и аналогичным образом определяют средние значения отсчетов /" и , где 1 = 3 и N = 5.

Возвращают клин в положение нулевой разности хода и, перемещая его в сторону меньших значений шкалы компенсатора, аналогичным образом определяют средние значения отсчетов / * »' ^ * и / n

Для компенсаторов обоих типов определяют значение перемещения клина С в делениях шкалы, соответствующее разности хода з одну длину волны в первом, i = м и ЛГ = м интерференционных порядках:

Ci, Cj и Cn-

Разность между средним значением С и любым из значений С,, Ci или Cn не должна превышать двух делений для компенсаторов типа КС-5, 10 делений для компенсаторов типа КПБ-5, 15 делений для компенсаторов типа КПБ-10, 30 делений Для компенсаторов типа КПБ-30.

3.3.3. Основную погрешность компенсатора определяют как отклонение значения разности хода (вносимой эллипсометрическон пластинкой), полученного при измерении поверяемым компенсатором, от значения, приведенного в паспорте на пластинку.

Перед определением основной погрешности компенсаторов типов КПБ и КС необходимо найти цену одного деления шкалы компенсатора К = Х/С, где К — цена одного деления шкалы компенсатора, нм/д ел.; Я — длина волны используемого монохроматического света, нм; С — среднее значение перемещения клина, соответствующее разности хода в одну длину волны, определенное в п. 3.3.2.

Определение основной, погрешности компенсаторов производят на специальной осветительной установке (см. приложение 1) с источниками монохроматического и белого света при помощи эллипсометрической пластинки (см. приложение 2).

При определении основной погрешности компенсаторов типов КС и КПБ после выполнения операций по п. 2.2.3 освещают ком-

7

ленеатор белым светом (см. приложение 1). Устанавливают подвижный клин в положение, которое соответствует действительному положению нулевой разности хода для белого света. Наблюдая в окуляр, медленно поворачивают эллипсометрическую пластинку до тех пор, пока поле зрения компенсатора не примет вид, характерный для положения нулевой разности хода для белого света; при этом главные направления эллипсометрической пластинки располагаются параллельно плоскостям пропускания поляризатора и анализатора (это положение в дальнейшем — параллельное положение эллипсометрической пластинки). Устанавливают эллипсометрическую пластинку в параллельное положение, подходя к нему не менее пяти раз по часовой стрелке и не менее пяти раз против часовой стрелки, каждый раз снимая отсчет по лимбу эллипсометрической пластинки. Находят среднее значение т₀ из десяти отсчетов н поворачивают пластинку от положения, соответствующего этому отсчету, по часовой стрелке на угол, равный 45°.

Наблюдая в окуляр и перемещая подвижный клин, находят такое его положение, при котором разность хода, внесенная пластинкой, скомпенсирована. При этом поле зрения компенсатора имеет вид, характерный для положения нулевой разности хода для белого света.

Для уточнения положения клина при компенсации освещают компенсатор монохроматическим светом (см. приложение I) и небольшим перемещением клина устанавливают черную полосу в центре перекрестия у компенсаторов типа КПБ или добиваются уравнивания наименьших яркостей обеих половин поля зрения у компенсаторов типа КС. Определяют это положение, подходя к нему не менее пяти раз со стороны больших и не менее пяти раз со стороны меньших значений шкалы компенсатора (см. п. 3.3.1).

Находят среднее значение из десяти отсчетов I^й. Вычисляют разность хода б“ в нм, внесенную эллипсометрической пластинкой, по формуле б“= |/°—/“ I К-

Затем возвращают эллипсометрическую пластинку в положение, соответствующее отсчету т₀, поворачивают от него против часовой стрелки на угол, равный 45°. Аналогичным образом определяют разность хода й^л. нм, вносимую эллипсометрической пластинкой в этом положении.

Полученные значения разности хода 6" и б^л не должны отличаться от значения, указанного в паспорте на эллипсометрическую пластинку, более чем на 2 нм для компенсаторов типа КС-5; более чем на 10 нм для компенсаторов типа КПБ-5; более чем на 15 нм для компенсаторов типа КПБ-10; более чем на 30 нм для компенсаторов типа КПБ-30.

При определении основной погрешности компенсаторов типа КРК после выполнения операций по п. 2.2.3 освещают компенсатор монохроматическим светом и устанавливают анализатор в положение, соответствующее отсчету 0° по шкале компенсатора.

8