ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
|
НАЦИОНАЛЬНЫЙ
СТАНДАРТ
РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
|
ГОСТ Р
8.643-2008
|
Государственная система обеспечения
единства измерений
РЕФЛЕКТОМЕТРЫ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО
УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
В ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН 10 - 30 нм
Методика
поверки
|
Москва
Стандартинформ
2008
|
Предисловие
Цели и принципы
стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. №
184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных
стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р
1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»
Сведения
о стандарте
1
РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский
научно-исследовательский институт оптико-физических измерений» (ФГУП ВНИИОФИ)
2 ВНЕСЕН
Управлением метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и
метрологии
3
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому
регулированию и метрологии от 2 июня 2008 г. № 113-ст
4 ВВЕДЕН
ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях
к настоящему стандарту публикуется в ежегодно
издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты»,
а текст изменений и поправок - в
ежемесячно издаваемых информационных
указателях «Национальные стандарты». В случае
пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта
соответствующее уведомление будет опубликовано в
ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные
стандарты». Соответствующая информация, уведомление
и тексты размещаются также в информационной
системе общего пользования - на официальном сайте Федерального
агентства по техническому регулированию и метрологии
в сети Интернет
СОДЕРЖАНИЕ
1 Область применения. 2
2 Нормативные ссылки. 2
3 Операции поверки. 3
4 Средства поверки. 3
5 Требования безопасности. 3
6 Требования к квалификации поверителей. 3
7 Условия поверки. 3
8 Подготовка и проведение поверки. 4
9 Обработка результатов поверки. 6
10 Оформление результатов поверки. 6
Приложение
А. Определение коэффициентов зеркального и диффузного отражений. 6
|
ГОСТ Р 8.643-2008
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственная
система обеспечения единства измерений
РЕФЛЕКТОМЕТРЫ
ЭКСТРЕМАЛЬНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
В ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН 10 - 30 нм
Методика поверки
State system for ensuring the uniformity
of measurements.
Reflectometers for extreme ultraviolet radiation in 10 - 30 nm wave-length range.
Verification procedure
|
Дата введения - 2009-02-01
1
Область применения
Настоящий стандарт распространяется
на средства измерений коэффициентов зеркального и диффузного отражений в
диапазоне экстремального ультрафиолетового (ЭУФ) излучения
- ЭУФ-рефлектометры, используемые в диапазоне
измеряемых значений коэффициентов зеркального и диффузного отражений от 0,01 до
0,7 в диапазоне длин волн 10 - 30 нм (далее -
ЭУФ-рефлектометры), и устанавливает методику
их поверки.
Измерения
коэффициентов зеркального и диффузного отражений в диапазоне ЭУФ проводят для
определения эффективности зеркал и дифракционных решеток при контроле
технологических процессов формирования многослойных наноструктур.
В качестве источников
ЭУФ-излучения используют источники синхронного излучения, переходного излучения
и излучатели типа плазменный фокус. В качестве приемников ЭУФ-излучения
используют кремниевые фотодиоды с многослойными нанопокрытиями, вторичные
электронные умножители и канальные электронные умножители.
Межповерочный интервал - не более
одного года.
2 Нормативные
ссылки
В настоящем стандарте
использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ
8.197-2005 Государственная система обеспечения единства измерений.
Государственная поверочная схема для средств измерений спектральной плотности
энергетической яркости в диапазоне длин волн от 0,04 до 0,25 мкм.
ГОСТ
8.207-76 Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые
измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов
наблюдений. Основные положения
ГОСТ
8.552-2001 Государственная система обеспечения единства измерений.
Государственная поверочная схема для средств измерений потока излучения и
энергетической освещенности в диапазоне длин волн от 0,03 до 0,40 мкм
Примечание
- При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить
действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на
официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и
метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному
указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно
издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если
ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом
следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный
стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него,
применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Операции
поверки
При проведении
поверки выполняют операции:
- внешний осмотр (8.1);
- опробование (8.2);
- определение
метрологических характеристик (8.3);
- определение предела
допускаемой погрешности ЭУФ-рефлектометров при измерении коэффициента
зеркального отражения (8.3.1);
- определение предела
допускаемой погрешности ЭУФ-рефлектометров при измерении коэффициента
диффузного отражения (8.3.2).
Выполнение указанных
операций при первичной и периодической поверках является обязательным.
4 Средства
поверки
При проведении
операций поверки по 8.3.1 и 8.3.2 ЭУФ-рефлектометров применяют
следующее средство поверки:
- установку для
измерений коэффициента линейности чувствительности фотоприемников
ЭУФ-рефлектометров в составе рабочего эталона по ГОСТ
8.197 и ГОСТ
8.552, включающую в себя источники ЭУФ-излучения, спектральный компаратор и
набор нейтральных ослабителей. Суммарное среднее квадратическое отклонение
(СКО) указанной установки - 5 %.
5 Требования
безопасности
При поверке
ЭУФ-рефлектометров соблюдают правила электробезопасности. Измерения должны проводить
два оператора, аттестованные по группе электробезопасности не ниже III, прошедшие инструктаж на рабочем месте
по безопасности труда при эксплуатации электроустановок.
6 Требования
к квалификации поверителей
Поверку должны
проводить лица, аттестованные в качестве поверителей, освоившие работу с
ЭУФ-рефлектометрами и используемыми средствами поверки, изучившие настоящий
стандарт и эксплуатационные документы на средства поверки и ЭУФ-рефлектометры.
7 Условия
поверки
При проведении поверки должны быть соблюдены следующие
условия:
- температура окружающего воздуха
|
(20 ± 5) °С;
|
- относительная влажность воздуха
|
(65 ± 15) %;
|
- атмосферное давление
|
от 84 до 104 кПа;
|
- напряжение питающей сети
|
(220 ± 4) В;
|
- частота питающей сети
|
(50 ± 1)Гц.
|
8 Подготовка
и проведение поверки
Поверка
ЭУФ-рефлектометров включает в себя подготовку к поверке, внешний осмотр,
опробование и определение метрологических характеристик. При подготовке к поверке
ЭУФ-рефлектометров необходимо включить все приборы в соответствии с их
инструкциями по эксплуатации.
8.1
Внешний осмотр
При внешнем осмотре
должны быть установлены:
- соответствие
комплектности ЭУФ-рефлектометров паспортным данным;
- отсутствие механических
повреждений блоков ЭУФ-рефлектометров, сохранность соединительных кабелей и
сетевых разъемов;
- четкость надписей
на панели ЭУФ-рефлектометров;
- наличие маркировки
(тип и заводской номер ЭУФ-рефлектометров);
- отсутствие сколов,
царапин и загрязнений на оптических деталях ЭУФ-рефлектометров.
8.2 Опробование
При опробовании
должны быть установлены:
- наличие показаний
ЭУФ-рефлектометров при освещении ЭУФ-излучением;
- правильное
функционирование переключателей пределов измерений, режимов работы ЭУФ-рефлектометров.
8.3 Определение
метрологических характеристик
8.3.1
Определение основной погрешности ЭУФ-рефлектометров при измерении коэффициента
зеркального отражения
При
измерении коэффициента зеркального отражения в ЭУФ-рефлектометр устанавливают
плоское зеркало с многослойным покрытием. На монохроматоре ЭУФ-рефлектометра
устанавливают длину волны 10 нм, соответствующую наименьшей длине волны
рабочего диапазона ЭУФ-рефлектометра, и угол падения излучения на зеркало φ,
равный 45°.
Фотоприемник
ЭУФ-рефлектометра поочередно устанавливают в положение для измерения
интенсивности прямого и зеркально отраженного пучков излучения, регистрируют
сигналы фотоприемника для прямого пучка I°(λ) и зеркально отраженного
пучка Ir(λ) (приложение А). Затем на входе фотоприемника
устанавливают блокирующий фильтр и регистрируют показания фотоприемника для
прямого пучка J°(λ)
и зеркально отраженного пучка Jr(λ), соответствующие
рассеянному излучению в монохроматоре ЭУФ-рефлектометра. В качестве блокирующих
фильтров используют фильтр из стекла MgF2 толщиной 1,5
мм. Измерения I°(λ), Ir(λ), J°(λ) и Jr(λ) выполняют 5 раз.
Результат i-го измерения коэффициента зеркального
отражения ρri(λ) рассчитывают по формуле
(1)
Вычисляют среднее
арифметическое значение Оценку относительного
среднего квадратического отклонения S0 результатов n независимых измерений определяют по
формуле
(2)
Определение
и S0
повторяют для длин волн λj
в пределах рабочего спектрального диапазона ЭУФ-рефлектометра с шагом 1,0 нм.
При значении ρr(λ) не менее 0,01 для всех длин волн λj
значение S0
не должно превышать 3 %.
Коэффициент
линейности ЭУФ-рефлектометра определяется отклонением чувствительности
фотоприемника ЭУФ-рефлектометра (далее - фотоприемник) от постоянного значения
в рабочем диапазоне измеряемой величины.
Определение
коэффициента линейности чувствительности фотоприемника при измерении
зеркального отражения проводят на установке в составе рабочего эталона по ГОСТ
8.197 и ГОСТ
8.552 с использованием источника ЭУФ-излучения. Регистрируют показания
фотоприемника без нейтральных ослабителей IΣ и при использовании двух нейтральных ослабителей I1 и I2. Показание IΣ фотоприемника должно соответствовать
верхнему пределу диапазона измерения коэффициента зеркального отражения.
Измерения выполняют 5 раз с использованием экранирующих заслонок и рассчитывают
коэффициент линейности чувствительности фотоприемника ЭУФ-рефлектометра G для каждого измерения по формуле
G
= |I1I2/IΣ(I1 + I2)|. (3)
Определяют среднее
арифметическое значение коэффициента
линейности чувствительности фотоприемника ЭУФ-рефлектометра, относительное
среднее квадратическое отклонение (СКО) S0, суммарное
СКО результатов измерений по формуле (2)
и рассчитывают погрешность ЭУФ-рефлектометра, вызванную отклонением значения
коэффициента линейности чувствительности фотоприемника от единицы Θ, %, по формуле
(4)
Затем поток излучения
ламп ослабляют с помощью нейтральных ослабителей таким образом, чтобы показания I1 и I2 уменьшились в 5 раз, и вновь определяют и Θ. Измерения повторяют при увеличении ослабления до
достижения уровня коэффициентов зеркального отражения ≤ 0,01. Все полученные значения Θ не должны превышать 4 %.
8.3.2
Определение основной погрешности ЭУФ-рефлектометров при измерении коэффициента
диффузного отражения
При
измерении коэффициента диффузного отражения в ЭУФ-рефлектометр устанавливают
плоский диффузно отражающий образец из вольфрама. На длине волны 10 нм проводят
измерение потока падающего на образец излучения Р0(λ)
(приложение А). Регистрируют сигналы фотоприемника ЭУФ-рефлектометра для
прямого пучка I01(λ) и рассеянного излучения J01(λ) аналогично 8.3.1.
Затем регистрируют показания фотоприемника, соответствующие диффузно отраженному
излучению I1(λ, φ) и рассеянному излучению J1(λ, φ) (приложение А). При
этом фотоприемник последовательно устанавливают в положения, соответствующие значениям
угла φi
от φmin
до φmax
с шагом 5°.
Значение коэффициента
диффузного отражения ρd(λ) определяют по формуле
(5)
где q - геометрический фактор, указанный в
паспорте на ЭУФ-рефлектометр;
m - число градаций по углу φi.
Определяют среднее арифметическое
значение коэффициента диффузного отражения и СКО результата
измерений S0 аналогично 8.3.1.
Определение и S0 повторяют для длин
волн λj в пределах рабочего спектрального диапазона
ЭУФ-рефлектометра с шагом 2 нм. При значении ρd(λ) не менее 0,01S0 не должно превышать 4 %.
Определение
коэффициента линейности фотоприемника ЭУФ-рефлектометра для измерения
коэффициента диффузного отражения проводят на установке в составе РЭ по ГОСТ
8.197 и ГОСТ
8.552 аналогично 8.3.1. Значения систематической погрешности Θ, вызванной отклонением значения
коэффициента линейности фотоприемника ЭУФ-рефлектометра от единицы, не должно
превышать 7 %.
9 Обработка
результатов поверки
Обработку результатов
поверки ЭУФ-рефлектометров проводят в соответствии с ГОСТ
8.207.
9.1 Предел допускаемой
основной относительной погрешности Δ рассчитывают по формуле
Δ
= KSΣ = K(Θ2/3 + S20)1/2, (6)
где K - коэффициент,
определяемый соотношением случайной и неисключенной систематической
погрешностей:
(7)
Θ -
систематическая погрешность, обусловленная отклонением значения коэффициента
линейности фотоприемника ЭУФ-рефлектометра от единицы;
t - коэффициент Стьюдента (t = 2,78).
9.2 Результаты
поверки ЭУФ-рефлектометров для измерения коэффициентов зеркального отражения
считают положительными, если предел допускаемой основной относительной
погрешности не превышает 12 % в диапазоне длин волн 10 -
30 нм.
9.3 Результаты
поверки ЭУФ-рефлектометров для измерения коэффициентов диффузного отражения
считают положительными, если предел допускаемой основной относительной
погрешности не превышает 18 % в диапазоне длин волн 10 - 30 нм.
10 Оформление
результатов поверки
10.1
При положительных результатах поверки оформляют свидетельство о поверке, и
ЭУФ-рефлектометр допускают к применению в качестве средства измерений
коэффициентов зеркального (диффузного) отражения в диапазоне длин волн 10 - 30
нм.
10.2 При
отрицательных результатах поверки свидетельство о поверке аннулируют и выдают
извещение о непригодности.
Приложение А
(обязательное)
Определение
коэффициентов зеркального и диффузного отражений
Коэффициент зеркального отражения
плоского зеркала для параллельного пучка излучения, падающего под углом φ к нормали, ρr(λ, φ)
на длине волны λ
рассчитывают по формуле
ρr(λ, φ) = Pr(λ, φ)/Pφ(λ), (А.1)
где Pr(λ, φ) - поток излучения на
длине волны λ, отраженный под углом φ к
нормали;
Pφ(λ) - поток излучения на длине
волны λ,
падающий на зеркало под углом φ к нормали, Вт.
Коэффициент диффузного отражения ρd(λ) определяют в общем виде по формуле
(А.2)
где Lr(λ, Ω) - яркость рассеянного
при отражении излучения, интегрируемая в пределах телесного угла Ω =
2p и по площади А;
А - площадь области образца, освещаемой
падающим излучением;
Р0(λ) - поток падающего на образец под
углом φ = 0 параллельного пучка излучения при длине волны λ.
При определении коэффициента диффузного
отражения измеряют угловую зависимость энергетической освещенности E(φ) рассеянного при отражении излучения с
равномерным шагом по углу φ.
На практике коэффициент диффузного
отражения рассчитывают с использованием интегральных сумм по формуле
(А.3)
где R - расстояние от области образца,
освещаемой падающим излучением, до фотоприемника ЭУФ-рефлектометра;
m - число градаций по углу φ.
Ключевые слова: рефлектометр, коэффициент диффузного отражения,
коэффициент зеркального отражения, средство измерений, вакуумное
ультрафиолетовое излучение, экстремальный ультрафиолет
|