Измерение микро- и нанорельефа поверхности методами низкокогерентной интерферометрии

Сысоев, Евгений Владимирович

Измерение микро- и нанорельефа поверхности методами низкокогерентной интерферометрии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

Сысоев, Евгений Владимирович АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Новосибирск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2010 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.05 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Измерение микро- и нанорельефа поверхности методами низкокогерентной интерферометрии»

Автореферат диссертации на тему "Измерение микро- и нанорельефа поверхности методами низкокогерентной интерферометрии"

На правах рукописи

004604025

СЫСОЕВ Евгений Владимирович

ИЗМЕРЕНИЕ МИКРО- И НАНОРЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ МЕТОДАМИ НИЗКОКОГЕРЕНТНОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ

01.04.05 «Оптика»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О ИЮН 2010

Новосибирск-2010

004604025

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Конструктор-ско-технологическом институте научного приборостроения СО РАН

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Чугуй Юрий Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Полещук Александр Григорьевич

доктор технических наук, профессор Гужов Владимир Иванович

Ведущая организация

Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук

Защита состоится 11 июня 2010 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 003.005.01 при Институте автоматики и электрометрии СО РАН по адресу: 630090, г. Новосибирск, проспект Академика Коптюга, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИАиЭ СО РАН.

Автореферат разослан 11 мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.ф.-м.н.

Насыров К.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена разработке, исследованию и применению новых бесконтактных измерительных методов низкокогерентной интерферометрии для решения задач профилометрии в диапазоне от десятых долей нанометра до десятков миллиметров. Результаты исследований автора и их практическое применение являются актуальными и были востребованы как на этапе разработки и дальнейшего совершенствования системы "Профиль", предназначенной для измерения профиля и глубины дефектов оболочки ТВЭЛ, так и при разработке универсального интерференционного микроскопа-профилометра МНП-1 для измерения микро- и нанорельефа поверхностей. Использование предложенных методов низкокогеренгаой интерферометрии, новейшей оптико-электронной базы и возможностей, предоставляемых современными средствами вычислительной техники, позволило создать быстродействующую систему для измерения нанорельефа поверхности, превосходящую по производительности и разрешающей способности измерения лучшие (в своем классе) зарубежные измерительные системы.

Актуальность работы.

Измерение рельефа поверхности оптическими бесконтактными методами в автоматическом режиме с высокой точностью является важной задачей при контроле продукции промышленного производства. Интерференционные методы позволяют измерять рельеф технических поверхностей с разрешением более 0,2 мкм, погрешностью менее 1 мкм и высокой производительностью (более 105 измеряемых точек в секунду). Широкое использование нанотехно-логий и наноматериалов в мировом и отечественном промышленном производстве, постоянно растущие требования по контролю качества промышленных изделий машиностроения, электроники и точной механики делают оптическую низкокогерентную интерферометрию одним из наиболее перспективных направлений современного приборостроения.

Существующие интерференционные методы и средства измерений рельефа применяются для решения широкого круга задач профилометрии в метрологии, промышленности и научных исследованиях. В настоящие время многие зарубежные фирмы (Zeiss - Германия, Zygo, Veeco - США и др.) предлагают широкий спектр микроскопов-профилометров на основе низкокогерентной интерферометрии. Но они в основном предназначены для работы в лабораторных условиях. В России также ведутся исследования по интерференционным измерениям рельефа поверхности. Как правило, они ориентированы на применение уже известных методов для решения конкретных задач.

В связи с развитием оптико-электронной базы, компьютеров и программного обеспечения аппаратура и методы низкокогерентной интерферометрии постоянно совершенствуются. Однако, как показывает анализ публикаций, еще недостаточное развитие получили способы обнаружения интерференционных сигналов и быстродействующие методы измерения и контроля поверхности промышленных изделий. Оптико-электронные системы интерференционных профилометров с продольным фазовым сдвигом, базирующиеся на предположении о косинусоидальном характере интерференции и расчете абсолютного значения фазы, имеют низкую производительность, разрешающую способ-

ность по высоте и большую погрешность измерений. Необходимость обеспечения в большом диапазоне прецизионного механического сканирования в интерферометрах продольного сдвига приводит к заметному усложнению их конструкции. Высокая цена профилометров ограничивает их доступность для исследователей.

Это требует дальнейшего развития оптических схем интерферометров, обеспечивающих автоматическую работу интерференционных измерительных систем в производственных условиях, создания новых алгоритмов устойчивого обнаружения интерференции, поиска новых способов, позволяющих измерять рельеф поверхностей с высокой производительностью, меньшей погрешностью и большей разрешающей способностью. Поэтому совершенствование методов и аппаратуры измерения рельефа поверхностей, разработка перспективных схемотехнических решений с применением современной элементной оптико-электронной базы является актуальной задачей.

Диссертационная работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию предложенных автором методов измерения рельефа поверхности на основе низкокогерентной интерферометрии.

Целью работы является разработка и исследование оптических методов низкокогерентной интерферометрии, программно-аппаратных средств для ЗБ автоматических измерений микро- и нанорельефа поверхностей с высоким быстродействием и разрешением, применение их для решения контрольно-измерительных задач в промышленности и в научных исследованиях.

Задачи исследований:

1. Разработка на основе низкокогерентной интерферометрии бесконтактных ЗБ методов измерения микро- и нанорельефа поверхностей, обеспечивающих высокую точность и быстродействие, а также большой динамический диапазон измерений по высоте.

2. Разработка программно-аппаратных средств исследования методов и средств низкокогерентной интерферометрии для измерения микро- и нанорельефа поверхности.

3. Разработка алгоритмов обработки интерферограмм для высокоточных измерений микро- и нанорельефа поверхности.

4. Анализ и оценка основных источников погрешностей при измерении микро- и нанорельефа поверхностей с использованием интерференции частично когерентного света и поиск путей их снижения.

5. Экспериментальные исследования методов и аппаратуры для измерения микро- и нанорельефа поверхностей разного класса чистоты.

6. Разработка быстродействующей оптико-электронной системы для автоматического измерения глубины и профиля микродефектов поверхности.

Методы исследований. Результаты исследований, представленные в диссертации, получены путем теоретического анализа, численного моделирования и физических экспериментов с использованием созданных образцов техники.

Научная новизна. Новыми результатами диссертации являются:

1. Быстродействующий метод измерения рельефа поверхностей промышленных изделий с разрешением по высоте менее 0,2 мкм в диапазоне не менее 10 мм на основе дифференциальных интерферограмм в частично когерентном

свете, получаемых в процессе продольного сдвига интерферометра (защищен патентом).

2. Способ автоматического расчета адаптивного порога обработки интер-ферограмм для поверхностей с неравномерным рассеянием света по площади, который увеличивает диапазон обнаружения интерференции более чем в 10 раз и повышает вероятность ее определения до 96%.

3. Оптическая схема трехзеркального интерферометра, позволяющая получить полизональную интерференцию в частично когерентном свете, и её аналитическое описание. Метод допускового контроля на основе полизональной интерференции, дающий возможность обнаруживать предельные отклонения рельефа без сканирования по высоте, что на порядок повышает производительность измерений.

4. Высокоразрешающий бесконтактный интерференционный метод измерения нанорельефа поверхности на основе частичного сканирования коррело-грамм в диапазоне менее 1 мкм, позволяющий получить разрешение по высоте менее 0,1 нм.

Практическая значимость работы и результаты внедрения.

1.Для решения задачи атомной отрасли по бесконтактному автоматическому ЗБ контролю дефектов оболочки ТВЭЛ впервые в России создан промышленный образец высокопроизводительной оптико-электронной системы "Профиль". Система сертифицирована и внесена в Государственный Реестр как тип средств измерений. Она внесена в перечень важнейших достижений СО РАН за 2002 г. Три образца системы с 2002 г. находятся в промышленной эксплуатации в производственных линиях предприятий Росатома.

2. Впервые в России создан универсальный автоматизированный интерференционный цифровой микроскоп-профилометр, обеспечивающий измерение рельефа поверхностей с микро- и наноразрешением, который может использоваться в научных исследованиях, промышленности, а также для решения различных метрологических задач. Разработка внесена в перечень важнейших достижений РАН за 2007 г. и СО РАН за 2007 г., 2009 г.

3.Разработано программное обеспечение, позволяющее моделировать измеряемые поверхности, параметры оптической схемы интерферометра, процессы регистрации и обработки интерферограмм, а также производить 30 реконструкцию микро- и нанорельефа поверхности. Созданное программное обеспечение может использоваться при разработке новых оптико-электронных измерительных систем, а также в учебном процессе.

4. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании новых быстродействующих и высокоразрешающих измерительных систем на основе низкокогерентной интерферометрии.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Метод измерения рельефа поверхностей на основе дифференциальных интерферограмм в частично когерентном свете позволяет получить разрешение по высоте менее 0,2 мкм в диапазоне не менее 10 мм (защищен патентом).

2. Способ обнаружения интерференции на основе адаптивного порога, рассчитываемого по интенсивности интерференционного фона, расширяет диа-

пазон обнаружения интерференции более чем в 10 раз и повышает вероятность ее определения до 96%.

3. Трехзеркальный интерферометр частично когерентного света дает возможность измерять высоту рельефа технических поверхностей путем создания множества непересекающихся зон интерференции, разнесенных на заданное расстояние по высоте.

4. Метод допускового контроля технических поверхностей на основе полизональной интерференции позволяет на порядок повысить производительность измерений.

5. Метод бесконтактного измерения нанорельефа поверхностей на основе частичного сканировании коррелограмм в диапазоне менее 1 мкм обеспечивает разрешение по высоте менее 0,1 нм.

Личный вклад автора. Непосредственное участие в постановке задач исследований по теме диссертации. Автором предложены методы измерения микро- и нанорельефа поверхностей, оптическая схема трехзеркального интерферометра для получения полизональной интерференции в частично когерентном свете и её аналитическое описание, методика расчета адаптивного порога, быстродействующий метод допускового контроля дефектов поверхности, моделирующие программы и алгоритмы обработки интерферограмм. Экспериментальные исследования, работы по созданию, испытанию и внедрению оптико-электронных систем измерения рельефа поверхностей, рабочего программного обеспечения выполнены коллективом исследователей и инженеров под руководством и при непосредственном участии автора.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих международных и отечественных конференциях и семинарах: XVIIMEKO World Congress "Education and Training in measurement and Instrumentation", Vienna, Austria, Sept. 25-28, 2000; ISA 2001 Technical Conference "IMEKO Special Millennium Sessions", USA, Houston, Texas, September 10-13, 2001; Seventh International Symposium "Laser Metrology Applied to Science, Industry, and Everyday Life", Novosibirsk, Russia, September 9-13,2002; LIII Международная научно-техническая конференция, "Современные проблемы геодезии и оптики", Новосибирск, 2003; Совещание главных метрологов Минатома России, Сочи, 6-11, октября 2003 г.; Научный конгресс Гео-Сибирь-2005 "Специализированное приборостроение, метрология", Новосибирск, 2529 апреля, 2005; Международный конгресс Гео-Сибирь-2007, Новосибирск, 2007; Научно-техническая конференция ОАО "ТВЭЛ" (НТК-2008) "Ядерное топливо нового поколения для АЭС. Результаты разработки, опыт эксплуатации и направление развития", Москва, 19-21 ноября, 2008; The 9th International Symposium ISMTII-2009, Saint-Petersburg, Russia, June 29 - Jule 2,2009.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 21 научной работе, в том числе одном патенте РФ, 8 научных статьях (6 статей в журналах, входящих в перечень ВАК, 2 - в иностранных журналах), в трудах 8 международных конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем -

136 страниц. Иллюстративный материал включает 62 рисунка и 5 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 156 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность, новизна и практическая значимость темы диссертационного исследования, формулируются его цель и задачи, раскрывается структура работы и излагаются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзор и анализ современного состояния и тенденций развития оптической профилометрии на основе интерференции частично когерентного света. Рассмотрены основные типы интерферометров с делением амплитуды волнового фронта, существующие оптические методы измерения рельефа поверхности, показаны преимущества интерферометров частично когерентного света при решении задач профилометрии, как гладких (шероховатость <Л/8, А - длина волны света), так и технических поверхностей. Рассмотрены ограничения, связанные с применением интерференционных методов измерения рельефа поверхности при контроле промышленных изделий. Анализ научной литературы, выполненный автором, показал, что в настоящее время методам низкокогерентной интерферометрии уделяется

недостаточно внимание при решении задач контроля технических поверхностей промышленных изделий. Представляется актуальным развитие интерференционных методов ЗЭ измерения рельефа поверхностей, позволяющих увеличить быстродействие и разрешающую способность по высоте, снизить погрешность и повысить устойчивость к вибрациям.

Вторая глава диссертации посвящена исследованию новых методов измерения рельефа поверхности с использованием интерференции частично когерентного света. Предложенные автором методы развивают интерференционную профилометрию, основанную на продольном фазовом сдвиге, обеспечивая увеличение быстродействия и разрешающей способности, снижение погрешностей измерения, повышение надежности измерений. Автором предложены и исследованы: метод дифференциальных интерферогрсьхш, способ расчета адаптивного порога, трехзер-кальный интерферометр частично когерентного света, метод допускового контроля на основе полизональной интерференции, метод частичного сканирования коррелограмм для измерения нанорельефа поверхности.

Метод дифференциальных интерферограмм (ДИ) для измерения рельефа технических поверхностей основан на получении набора ДИ с использованием интерферометра Линника и реконструкции по ним измеряемого рельефа. Экспериментальная установка (рис. 1) включает в себя компьютер 1, контроллер управления 2, интерферометр 3. Интерферометр состоит из источника частично когерентного света 4, согласующего объектива 5, светоделительного кубика

СЙ1ВИ0

V/ гЬ

Рис. 1. Схема экспериментальной установки для регистрации дифференциальных интерферограмм

6, опорного зеркала 8, двух идентичных объективов 7 и 10, измеряемого объекта 11. Опорное зеркало интерферометра 8 установлено на пьезокерамику 9. Шаг и диапазон перемещения зеркала управляются персональным компьютером 1. Интерферограммы регистрируются ПЗС-камерой 12 и передаются в компьютер 1. При использовании частично когерентного света условие интерференции выполняется для волн, рассеянных измеряемой поверхностью в слое, толщина которого по высоте равна длине когерентности (слой когерентности) 4(рис. 2). Середина слоя когерентности определяет плоскость нулевой разности фаз интерферирующих волн для точек поверхности опорного зеркала интерферометра и сопряженных точек пространства предмета в измерительном плече. Так как плоскость максимальной видности интерференции совпадает с плоскостью изображения, то возникает задача отделить интерференцию от фона. Для ее решения автором предложено использовать две интерферограммы, в которых фаза интерференции сдвинута на угол 180° (половина полосы интерференции). Сдвиг фазы осуществляется перемещением опорного зеркала, установленного на пьезокерамику, на величину Я/4 вдоль оси интерферометра, где J- эффективная длина волны света. По этим интерферограммам рассчитывается дифференциальная интерферограмма как разность двух исходных

1{х, y,z-z0) = I2(x,y,z-z0)~ I,(x,y, z-z0) = A(z -z0,lc)- cos(4tt(z - z0) /1), где lh 12 - интенсивности исходных интерферограмм, сдвинутых на 180°; z0- координата точки поверхности (х, у); A(z-z0Jc) - огибающая для ДИ, зависящая от используемого источника света. Так, для источника света с гауссовой спектральной плотностью мощности

А(г -z0,lj = 4ехр[-41п2 ■ (г-*0)44 ■ Амплитуда ДИ отлична от нуля только для слоя когерентности. На рис. 3 приведен экспериментальный график модуля амплитуды ДИ.

Интерферометр 3 (рис. 1) установлен на моторизованном программно-управляемом микрометрическом столе. Измерение высоты всего микрорельефа поверхности выполняется сканированием объекта по оси z с заданным шагом. Требуемая величина шага устанавливается программно. Для каждого положения г, интерферометра регистрируются две интерферограммы с фазовым

Рис. 2. Изолиния рельефа поверхности, связанная со слоем когерентности

Рис. 3. Экспериментальный график модуля амплитуды ДИ

сдвигом, равным 180°, по которым рассчитывается ДИ. Высота рельефа Z(x,y) для каждой точки (х,у) находится в соответствии с выражением:

ieli(x,y) / teh(x.y)

где h(x,y) = {/| I(x,y,zi)> P}- множество, содержащее номера шагов, в

которых зарегистрирована интерференция; Р - порог для обнаружения интерференции; р(&у)=\Н&у^ - количество (мощность множества) обнаружений интерференции в точке(х,у). Точки, для которых р(х,у) = 0, считаются неизмеренными.

Использование для выделения интерференции лишь двух интерферограмм позволяет достичь максимальной скорости измерений рельефа.

Способ расчета адаптивного порога (АП) решает задачу обнаружения интерференции для поверхностей с неравномерным рассеянием света по площади измерения (рис. 4). АП рассчитывается для каждой точки измеряемой поверхности (х, у) на каждом шаге сканирования zi (для каждой ДИ) как величина, пропорциональная дисперсии квантового шума интенсивности интерференционного фона. Для адаптивного порога получено следующее аналитическое выражение:

P{x,y,z,) = k^JaU(x,y,zl),

щмШШк

360 А Bfь' 44'v

а б в

Рис. 4. Рельеф поверхности: исходный (а), реконструированный с применением фиксированного (б) и адаптивного (в) порогов

мг м,

источник чэстично-

-когерентнога света

ГТЧМ,

Рис. 5. Оптическая схема трех-зеркального интерферометра

где II - значение интенсивности интерференционного фона, к определяется требуемым отношением амплитуды полезного сигнала к шуму, а коэффициент а равен чувствительности используемой ПЗС-камеры. Показано, что использование АП позволяет расширить динамический диапазон обнаружения интерференции более чем в 10 раз и сделать процесс измерения рельефа полностью автоматическим. Для измерений в автоматическом режиме необходимо

лишь один раз задать величину коэффициента к, определяющего критерий обнаружения интерференции.

На рис. 4,а приведено изображение участка поверхности оболочки ТВЭЛ с дефектом типа "задир" с большой неоднородностью рассеяния света по площади и результаты измерений его рельефа с применением фиксированного (б) и адаптивного (в) порогов. Расчеты показали, что применение адаптивного порога дало возможность увеличить вероятность обнаружения интерференции с 76% до 96%, что позволило заметно повысить точность измерений.

Трехзеркальный интерферометр частично когерентного света. Измерение рельефа, основанное на сравнении искривления интерференционных линий с эффективной длиной волны, выступающей "масштабом сравнения" в пространстве предмета, затруднено для технических поверхностей. Это связано с тем, что для таких поверхностей интерференционные линии фрагменти-руются (перестают различаться) и таким образом масштаб сравнения исчезает.

Для решения этой проблемы предложена оптическая схема нового трех-зеркапьного интерферометра частично когерентного света, который позволяет получить полизональную интерференцию. Оптическая схема интерферометра приведена на рис. 5. Принципиальным является то, что расстояние между зеркалами М, и М2 должно быть больше длины когерентности 1С. Это дает возможность получить не один, а множество непересекающихся слоев когерентности. Получено аналитическое выражение, описывающее зависимость интенсивности света в полизональной интерферограмме от расстояния И между зеркалами М! и М2 и коэффициентов отражения и Л, зеркал. Для источника света с гауссовой спектральной плотностью мощности выражение для полизональной интерференции имеет вид:

8 о.б Е

¿4 0.4

0 10 20 30 40 50 ВО 70 80 90 100

2: [МКМ]

Рис. 6. Вид интерференции в трехзер-кальном интерферометре для восьми порядков отражения

-41п2

-т-Ь

соа 4'Я

(г + т-Ъ)

где Ъ - коэффициент отражения светоделителя В, те 0,1,2,... - порядок отражения волны, коэффициент отражения т - го порядка. На рис. 6 приведен график интерференции, рассчитанный в зависимости от положения г зеркала М3 для восьми порядков отражения т и источника света с гауссовой спектральной плотностью мощности при Л = 528 нм, 1С = 5 мкм, Л, = 0,37, ^ = 0,9, к = 12 мкм. Ширина каждого слоя когерентности равна 1С, а расстояние между ними по оси г равно расстоянию А между зеркалами М| и М2

(рис. 6). Амплитуда порядков интерференции определяется коэффициентами отражения Л, и Л; зеркал М, и М2. Трехзеркальный интерферометр позволяет

установить масштаб в пространстве измерения, равный расстоянию И. Это решает задачу измерения рельефа технических поверхностей по одной интер-ферограмме (или по одной дифференциальной интерферограмме) без сканирования по высоте.

Допусковый контроль рельефа поверхности. При контроле продукции

промышленного производства требуется с высокой скоростью оценивать величину локального отклонения профиля поверхности (допусковый контроль) на измеряемом изделии. Необходимость таких оценок встречается в дефектоскопии поверхностей ответственных промышленных изделий на этапе контроля их качества. В этом случае критичной является глубина дефекта. Для увеличения производительности контроля предложен метод с использованием полизональной интерференции, получаемой при помощи трехзеркального интерферометра. Схема установки для проведения допускового контроля приведена на рис. 7. Схема подобна той, что приведена на рис. 1, за исключением элемента В. Вместо зеркала с одной отражающей поверхностью в опорное плечо интерферометра установлен двухзеркальный блок. Сущность метода заключается в том, что с рельефом контролируемой поверхности связывается относительное положение ряда слоев когерентности полизональной интерференции. Расстояние между слоями когерентности устанавливается равным предельно допустимому локальному отклонению рельефа поверхности. Для контроля поверхности мо1уг использоваться как отдельные интерферо-граммы, так и дифференциальные. В области измерения каждому порядку отраженных волн соответствуют слои когерентности (Рь Р2) (рис. 8). На ПЗС-матрице регистрируются зоны интерференции, соответствующие каждому слою когерентности.

В эксперименте использовалась оптическая система с размером зоны измерения 2,4 х 1,8 мм. Расстояние И между зеркалами равнялось 12 мкм. В качестве осветителя использовалась галогенная лампа накаливания с длиной когерентности света 1С= 5 мкм. На рис. 9 приведены полизональные обычные

га

з3

Рис. 7. Схема экспериментальной установки с трехзеркальным интепЛеппметппм

поверхности для двух порядков полигональной интерференции

и дифференциальные интерферограммы для двух дефектов разной глубины на металлической поверхности. На основе анализа только одной дифференци-

1 \

Ку - 1

а б в г

Рис. 9. Полизональные обычные (а, в) и дифференциальные интерферограммы (б, г) для плоской металлической поверхности, содержащей дефекты глубиной 13,4 мкм (а, б) и 42,4 мкм (в, г)

альной интерферограммы можно установить, что глубина одного дефекта менее 15 мкм (а, б), а глубина другого более 15 мкм (в, г).

Измерение нанорельефа поверхности основано на частичном сканировании коррелограмм, осуществляемом перемещением опорного зеркала интерферометра вдоль оси. Перемещение производится с шагом Дг = 4 нм в диапазоне менее 1 мкм. Схема экспериментальной установки подобна той, что представлена на рис. 1. Длина оптического пути в опорном плече интерферометра регулируется напряжением на пьезокерамике, которая подключена к контроллеру 2. В качестве источника частично когерентного света 4 используется светодиод. Шаг и диапазон перемещения опорного зеркала устанавливается программно компьютером 1. Интерферограммы регистрируются на ПЗС-камере 12 и передаются в компьютер, где при помощи специальных алгоритмов производится их обработка и расчет рельефа поверхности.

При перемещении опорного зеркала вдоль оптической оси регистрируемую на ПЗС-матрице интенсивность света (амплитуду коррелограммы) / (г4) в каждом пикселе с номером} и строки г можно описать функцией

19{гк -г°9) = /°(1 + - со8(4Я(2, 4- г;>/А+ ф0)), где гк=кАг, к е (0,1,...,ЛГ); К- максимальный номер шага, причем КАг«1с', постоянная составляющая интенсивности, Д,- огибающая коррелограммы, зависящая от используемого источника света и рассеивающих

свойств поверхности; - положение точки поверхности в измерительном плече интерферометра относительно середины слоя когерентности; фц - фаза отраженной

волны света, связанная со свойствами материала поверхности (для поверхности из однородного мате-

Рис. 10. Фрагменты корреллог-рамм для двух пикселей (к - номер шага)

риала фу = const). Для получения нескольких периодов коррелограммы (частичное сканирование) диапазон перемещения опорного зеркала интерферометра может быть значительно меньше /с. В процессе сканирования для каждого пикселя регистрируются фрагменты (обозначенные верхним индексом /) кор-

релограмм Ц (zk). Интенсивность /,у(г;.) с учетом неоднородности а., рассеяния света измеряемой поверхностью и нераномерности (среднего значения) освещенности Ьц поверхности ПЗС-матрицы можно записать как

Фрагменты коррелограмм для двух произвольно выбранных пикселей приведены на рис. 10. Смещение Дк между корре-лограммами определяется изменением высоты рельефа Ah = Ak-Az между участками поверхности, проецируемыми на эти пиксели. Задача нахождения сдвига Акщ между коррелограммами в точках

(1,т) и (n,q) решалась численно методом последовательных приближений с минимизацией среднеквадратического отклонения по области пересечения функции рассогласования коррелограмм

-30 -10 10 30 50Л(

Рис. 11. График функции рассогласования коррелограмм (2(А£) (Д£- сдвиг между коррелограммами в единицах шагов сканирования)

2(0 =

в +

I " + Atjf

Здесь А^ - непрерывный интерполирующий параметр (вместо целочисленного параметра к), к = (£) - целая часть Е, . Параметр в определяется выбранным видом межпиксельной интерполяции. На рис. 11 показан график функции <2 для коррелограмм, приведенных на рис. 10. Минимум функции соответствует значению сдвига Аё,, при котором сравниваемые коррелограммы совпадают наиболее полно. По сдвигу

рассчитывается изменение высоты профиля поверхности ДА = А£ -Дг.

па Ълп

Рис. 12. Измеренный 3D нанорельеф одноатомных ступенек высотой 0,314 нм

Функция g(A£) периодична по

параметру с периодом Л/2 .

В качестве подтверждения высокой разрешающей способности метода частичного сканирования коррелограмм на рис. 12 приведен результат измерения одноатомных ступеней на поверхности кристаллического кремния. Ширина ступенек составляет 20 мкм, а высота - 0,314 нм. Экспериментально показано, что среднеквадратическое отклонение высоты рельефа, содержащего одноатомные ступени, составляет менее 0,05 нм.

Для проведения экспериментальных и модельных исследований методов и устройств измерения микро- и нанорельефа поверхности автором было создано программное обеспечение (ПО). Структура ПО представлена на рис.

13. Программное обеспечение создано в среде Visual Studio 6.0 с использованием языка программирования Visual С++ для работы в операционной системе MS Windows. Оно позволяет управлять узлами интерферометра, производить сканирование рельефа в режиме микро- и наноизме-рений, производить реконструкцию рельефа, настраивать различные режимы сканирования и реконструкции, моделировать режимы измерений, устанавливать параметры моделей, проводить анализ результатов измерений и работать с архивами данных.

В третьей главе исследованы основные факторы, влияющие на погрешности интерференционных измерений рельефа поверхности. Определены оптимальные режимы измерений. Исследовано влияние величины шага скани-

Д- 632.8 ли. / «11.2 мкм

Д ■ 528 нм. 1Г ■ 4Л мкм Л » 5В9 им. /■ 2 ним

-¡U5 CMS5 OÍS Г05-US-1.45 ' "> 80 120 160 200 240 280

шаг сканирования, [мкм] амплитуда вибраций, [нм]

а б

Рис. 14. Зависимости разрешающей способности измерений от шага сканирования (о) (1 - эксперимент, 2 - моделирование) и от амплитуды вибрации (б), полученные путем моделирования для трех длин когерентности и длин волн

Рис. 13. Структура ПО для проведения экспериментальных и модельных исследований методов и устройств для измерения микро- и нанорельефа поверх-

рования, длины когерентности и амплитуды вибраций на случайную погрешность измерений <х для метода дифференциальных интерферограмм, определяемую как среднеквадратическое отклонение заданного рельефа от измеренного. На рис. 14,а приведен график зависимости погрешности измерений от шага сканирования, а на рис. 14,6 - от уровня вибраций. Амплитуда вибраций устанавливалась как случайная величина неопределенности (в диапазоне от О до 280 нм) сдвига опорного зеркала на величину А/4 при получении второй интерферограммы (для расчета ДИ).

На рис. 14,6 видно, что даже при максимальном уровне вибраций погрешность измерений увеличивается лишь на 15% (для /с= 2 мкм). Это свидетельствует об

устойчивости ме-

а К- = 632.« нм

\ 5.0 мкм

\ \

\ 4 5.0 иш

\ V, 2.5 мкм

0.5 на

05 мкм ....... _______ [.._____

Рис.

длина когерентности, [мкм] 15. Графики расчетных зависимостей погрешности измерения от длины когерентности и при различных шагах от 0,5 мкм до 5 мкм (пунктирными линиями показан коэффициент пропусков К)

тода измерения рельефа технических поверхностей на основе ДИ к вибрациям. Видно, что погрешность измерения снижается при уменьшении шага сканирования.

Влияние длины когерентности света 1С на погрешность а определялось путем моделирования измерения рельефа поверхности с использованием ДИ (рис. 15).

С уменьшением 1С погрешность снижается, однако при этом увеличивается число неизмеренных точек (число пропусков К). Показано, что при заданной допустимой погрешности можно подобрать длину когерентности, обеспечивающую максимальную скорость измерений. При измерении рельефа поверхностей с использованием метода частичного сканирования коррелограмм исследовано влияние уровня шума в интерферограммах и нанонеровностей опорного зеркала интерферометра на разрешающую способность измерений. Изучено влияние хроматических аберраций оптической схемы интерферометра на систематическую погрешность измерений.

Экспериментально показано, что при использовании атомно-гладкого зеркала (поверхность кристалла ¿7) в опорном плече интерферометра среднеквадратическое отклонение по высоте рельефа, содержащего одноатомные ступени, составляет менее 0,05 нм.

В четвертой главе приведены результаты проведенных исследований, которые послужили теоретической и экспериментальной базой для создания интерференционной измерительной системы "Профиль" и универсального ав-

томатизированного цифрового интерференционного микроскопа-профилометра МНП-1.

Система "Профиль" (рис. 16) предназначена для измерения рельефа и глубины дефектов на поверхности ТВЭЛ. Разработанная и изготовленная в КТИ НП СО РАН, она прошла государственные испытания об утверждении типа средств измерений "Систем автоматизированных бесконтактного контроля глубины и профиля дефектов поверхности оболочки и концевых деталей ТВЭЛ" под №24403-03.

оптико-

Приведено описание режимов рабочей программы (созданной в соавторстве) для измерительной системы "Профиль". Её основные технические характеристики представлены в таблице.

Контролируемые параметры Экспериментальные результаты

Размеры зоны контроля, мм 2,3 х 2,3

Диапазон глубины измеряемых дефектов, мкм от 9 до 199

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений с доверительной вероятностью 0,95, мкм ±2,3

Время контроля одного участка с дефектом глубиной 40 мкм, с 15

Три системы на протяжении 8 лет успешно используются в производственных линиях на Новосибирском предприятии ОАО «НЗХК» (Росатом). Их применение позволило улучшить качество выпускаемых предприятием тепловыделяющих сборок атомных реакторов типа ВВЭР и Р'№11.

Созданный и разработанный в КТИ НП СО РАН опытный образец универсального интерференционного цифрового микроскопа-профилометра

Рис. 16. Общий вид системы "Профиль": 1 - компьютер, 2 -механический блок, 3 - контроллер управления

МНП-1 (рис. 17) работает в двух режимах: микро- и наноизмерение. МНП-1 имеет следующие технические характеристики: Микроизмерение:

- диапазон измерений от 0 до 10 мм,

- разрешение по высоте 0,1 мкм,

- поперечное разрешение 1,7 / 0,8 / 0,3 мкм,

- площадь измерения до 2,4x1,8 / 1,1x0,8 / 0,4x0,3 мм2. Наноизмерение:

- диапазон измерений от 0 до 50 мкм,

- разрешение по высоте 0,1 нм,

- поперечное разрешение 1,7 / 0,8 / 0,3 мкм,

- площадь измерения до 2,4x1,8 /1,1 х0,8 / 0,4x0,3 мм2. Микроскоп МНП-1 может быть использован для решения широкого круга про-

Рис. 17. Общий вид микроскопа-профилометра МНП-1: 1 - оптико-механический блок, 2 - контроллер управления, 3 - компьютер

изводственных, измерительных и исследовательских задач.

Он имеет высокий уровень автоматизации процесса измерения. Созданное программное обеспечение имеет широкий набор средств обработки результатов, уникальные встроенные средства моделирования и современный графический интерфейс.

В заключении сформулированы следующие основные результаты диссертации:

1. Предложен и исследован быстродействующий метод измерения рельефа поверхности на основе дифференциальных интерферограмм в частично когерентном свете, позволяющий получить разрешение по высоте менее 0,2 мкм в диапазоне не менее 10 мм.

2. Разработана и исследована оптическая схема трехзеркального интерферометра, обеспечивающая формирование полизональной интерференции в частично когерентном свете. Впервые получено аналитическое выражение для этого вида интерференции,

3. Предложен и исследован метод допускового контроля, основанный на полизональной интерференции, дающий возможность обнаруживать предельные отклонения рельефа без сканирования по высоте, что на порядок повышает производительность работы.

4. Получено выражение для автоматического расчета адаптивного порога обнаружения интерференции для поверхностей с неравномерным рассеянием света по измеряемой площади. Использование адаптивного порога расширяет динамический диапазон обнаружения интерференции более чем в 10 раз и повышает вероятность ее нахождения до 96%.

5. Создан комплекс программ, позволяющий на моделях исследовать технические и программно-алгоритмические решения, ориентированные на применение их в оптической интерференционной микро- и нанопрофиломет-рии.

6. На основе предложенных методов, экспериментальных исследований и компьютерного моделирования предложены технические и программно-алгоритмические решения, положенные в основу разработанных оптико-электронных измерительных систем.

7. Впервые в России создана, сертифицирована и внедрена в ОАО «НЗХК» (Росатом) оптико-электронная система «Профиль» для автоматического контроля дефектов поверхности оболочки ТВЭЛ в технологических линиях их производства. Система позволяет измерять в автоматическом режиме глубину и профиль дефектов с погрешностью ±2,3 мкм и разрешением по глубине 0,4 мкм. Она отличается высокой производительностью, достоверностью результатов измерения, надежностью работы в производственных условиях. Три образца системы с 2002 г. успешно эксплуатируются в цеховых условиях предприятия, что позволило повысить качество выпускаемых тепловыделяющих сборок атомных реакторов ВВЭР и РШ1.

8. Предложен и исследован высокоразрешающий бесконтактный интерференционный метод измерения нанорельефа поверхностей на основе частичного сканирования коррелограмм в диапазоне менее 1 мкм с разрешением по высоте менее 0,05 нм.

9. На основе предложенных методов измерения микро- и нанорельефа поверхности впервые в России создан опытный образец универсального интерференционного микроскопа-профилометра МНП-1, работающего в двух режимах: микро- и наноизмерений. В режиме микроизмерений МНП-1 обеспечивает ЗЭ измерение в диапазоне до 10 мм по высоте с разрешением 0,1 мкм. В режиме наноизмерений разрешение по высоте составляет 0,1 нм, а диапазон 50 мкм. Поперечное разрешение в двух режимах работы микроскопа-профилометра меняется от 0,3 мкм до 1,7 мкм, а площадь измерения - от 0,3 мм2 до 2,4 мм2.

Список основных работ, опубликованных автором по теме диссертации:

1. И.В. Голубев, Е.В. Сысоев, Ю.В. Чугуй Измерение поверхностных дефектов на основе низкокогерентной интерферометрии // Датчики и системы. -1999.-№6.-С. 25-30.

2. Е.В. Сысоев, И.В. Голубев, Ю.В. Чугуй, В.А. Шахматов Измерение локальных отклонений профиля поверхности на основе интерференции частично когерентного света//Автометрия. - 2004. - Т. 40, №5.-С. 4-13.

3. Е.В. Сысоев, И.В. Голубев Способ измерения профиля поверхности. Патент РФ № 2245515,2005.

4. Ю.В. Чугуй, A.M. Блинов, О.А. Веретенников, И.В. Голубев, А.А. Гущина, М.Г. Зарубин, П.И. Лавренюк, В.И. Ладыгин, А.Ф. Лосицкий, Ю.К. Карлов, К.И. Кучинский, А.Н. Петров, Ю.В. Пименов, С.В. Плотников, В.В. Рожков, Е.В. Сысоев, В.Б. Филиппов, И.Г. Чапаев, Г.С. Черемных, В.П. Юношев 3D оптические измерительные технологии для атомной промышленности // Сборник "Вопросы Атомной Науки и Техники", выпуск №59, часть 1, с. 49

5. Ю.В. Чугуй, A.M. Блинов, О.А. Веретенников, И.В. Голубев, А.А. Гущина, М.Г. Зарубин, П.И. Лавренюк, В.И. Ладыгин, А.Ф. Лосицкий, Ю.К. Карлов, К.И. Кучинский, А.И. Пастушенко, А.Н. Петров, Ю.В. Пименов, С.В. Плотников, В.В. Рожков, Е.В. Сысоев, В.Б. Филиппов И.Г. Чапаев, Г.С. Черемных, В.П. Юношев Комплекс оптико-электронных средств для атомной промышленности II Оптический журнал. - 2006. - Т. 73, № 2. - С. 60-70.

6. Сысоев Е.В. Метод частичного сканирования коррелограмм для измерения микрорельефа поверхностей // Автометрия. - 2007, Т. 43. - № 1. - С. 107-115.

7. Evgeny V. Sysoev Nanorelief measurements errors for a white-light interferometer with chromatic aberrations // Key Engineering Materials. - 2010. - V. 437. -p. 51-55

8. Evgeny V. Sysoev, Rodion V. Kulikov Microrelief measurements for white-light interferometer with adaptive algorithm interferogram processing II Key Engineering Materials. - 2010. - V. 437. - p. 35-39

9. Е.В. Сысоев, И.А. Выхристюк, P.B. Куликов, А.К. Поташников, В.А. Разум, Л.М. Степнов Интерференционный микроскоп-профилометр // Автометрия. - 2010. - Т. 46. -№ 2. - с. 119-128

Подписано в печать 07.05.2010 г.

Формат 60 х 84 Уч.-изд. л. 1 Заказ № 107 Тираж 100 экз.

Редакционно-издательский центр НГУ 630090, Новосибирск-90, ул. Пирогова, 2 экз.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Сысоев, Евгений Владимирович

Глава 1. Обзор и анализ интерференционных оптических методов и систем измерений рельефа поверхности.

1.1 Развитие и общая характеристика оптической интерференционной профилометрии с использованием частично когерентного света.

1.2 Формирование интерференционной картины.

1.2.1 Случай монохроматических волн.

1.2.2 Частично когерентные по времени волны.

1.2.3 Пространственная когерентность.

1.3 Анализ источников частично когерентного света.

1.4 Виды интерференции.

1.5 Оптические схемы интерферометров.

1.6 Интерференционные методы измерения рельефа поверхности.

1.7 Использование интерфенционных измерений в системах контроля качества промышленных изделий.

1.8 Выбор и обоснование направления работы.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Измерение микро- и нанорельефа поверхности методами низкокогерентной интерферометрии.

2.1 Метод дифференциальных интерферограмм.

2.2 Адаптивный порог для обнаружения интерференции.

2.3 Трехзеркальный интерферометр частично когерентного света.

2.4 Пороговый контроль рельефа поверхности методом полизональной интерферометрии.

2.5 Метод измерения нанорельефа поверхности на основе частичного сканирования коррелограмм.

2.6 Программное обеспечение для экспериментальных исследований по измерению микро- и нанорельефа поверхностей.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Исследование погрешностей измерения рельефа поверхностей методами низкокогерентной интерферометрии.

3.1 Анализ погрешностей измерения рельефа поверхностей методом дифференциальных интерферограмм.

3.1.1 Зависимость погрешности измерения от шага сканирования.

3.1.2 Влияние длины когерентности на погрешность измерений.

3.1.3 Влияние вибрации на погрешность измерений.

3.1.4 Выбор оптимального режима измерения.

3.2 Погрешности измерения нанорельефа поверхности методом частичного сканирования коррелограмм.

3.2.1 Зависимость разрешения и погрешности измерения от уровня шума в интерферограммах.

3.2.2 Влияния шероховатости поверхности на погрешность измерений.

3.2.3 Радикальное повышение разрешения по высоте при использовании атомно-гладких опорных зеркал.

3.2.4 Влияние хроматических аберраций оптической системы интерферометра на погрешности измерений.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Реализация методов низкокогерентной интерферометрии для измерения микро- и нанорельефа поверхности.

4.1 Система ПРОФИЛЬ для контроля поверхности ТВЭЛ.

4.1.1 Состав и структура системы.

4.1.2 Оптическая схема системы ПРОФИЛЬ.

4.1.3 Режимы работы.

4.1.4 Управляющая программа.

4.1.5 Экспериментальное исследование системы ПРОФИЛЬ.

4.2 Микроскоп-профилометр для измерения микро- и нанорельефа поверхности МНП-1.

4.2.1 Общая схема микроскопа-профилометра.

4.2.2 Экспериментальные исследования микроскопа-профилометра.

4.2.3 Технические характеристики МНП-1.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Введение диссертация по физике, на тему "Измерение микро- и нанорельефа поверхности методами низкокогерентной интерферометрии"

Актуальность работы

Измерение рельефа поверхности оптическими бесконтактными методами в автоматическом режиме с высокой точностью является важной задачей при контроле продукции промышленного производства. Интерференционные методы позволяют измерять рельеф "технических" поверхностей с разрешением менее 0,2 мкм, погрешностью менее 1 мкм и высокой производительностью (более 105 измеряемых точек в секунду) [1]. Такие возможности востребованы при контроле качества изделий для атомной промышленности [2]. Широкое использование нанотехнологий и наноматериалов в мировом и отечественном промышленном производстве, постоянно растущие требования по контролю качества промышленных изделий машиностроения, электроники и точной механики делают оптическую низкокогерентную интерферометрию одним из наиболее перспективных направлений современного приборостроения [3-12].

Существующие интерференционные методы и средства измерений рельефа применяются для решения широкого круга задач профилометрии в метрологии, промышленности и научных исследованиях. В настоящие время многие зарубежные фирмы (Zeiss - Германия, Zygo, Veeco - США и др.) предлагают широкий спектр микроскопов-профилометров на основе низкокогерентной интерферометрии. Но они в основном предназначены для работы в лабораторных условиях. В России также ведутся исследования по интерференционным измерениям рельефа поверхности [14]. Как правило, они ориентированы на применение уже известных методов для решения конкретных задач [15].

В связи с развитием оптико-электронной базы, компьютеров и программного обеспечения [23] аппаратура и методы низкокогерентной интерферометрии постоянно совершенствуются. Благодаря этому современная интерференционная профилометрия широко применяется в метрологии [24], промышленности [25] и научных исследованиях [26].

Однако, как показывает анализ публикаций [8, 26, 52-54, 60, 64-67], еще недостаточное развитие получили способы обнаружения интерференционных сигналов и быстродействующие методы измерения и контроля поверхности промышленных изделий. Оптико-электронные системы интерференционных профилометров с продольным фазовым сдвигом, базирующиеся на предположении о косинусоидальном характере интерференции и расчете абсолютного значения фазы [127], имеют низкую производительность [90], разрешающую способность по высоте [151] и большую погрешность измерений [8]. Необходимость обеспечения в большом диапазоне прецизионного механического сканирования в интерферометрах продольного сдвига приводит к заметному усложнению их конструкции. Высокая цена профилометров ограничивает их доступность для исследователей.

Проведенные в диссертации исследования посвящены не только выявлению преимуществ и недостатков существующих, но и исследованию преимуществ новых, предложенных методов измерения рельефа поверхности на основе низкокогерентной интерферометрии [129, 139,152], разработанных перспективных схемотехнических решений, с применением современной элементной оптико-электронной базы [153]. Разработанные средства контроля поверхности оболочки тепловыделяющих элементов ядерных энергетических установок (ТВЭЛ) отличаются высокой производительностью, достоверностью результатов измерений, надежной работой в производственных условиях [131]. На протяжении 8 лет они успешно эксплуатируются в производственных линиях на предприятиях Росатома, и до настоящего времени не имеют ни отечественных, ни зарубежных аналогов [154]. Результаты исследований автора и их практическое применение были востребованы на этапе разработки и дальнейшем совершенствовании универсального интерференционного микроскопа-профилометра МНП-1 для измерения микро- и нанорельефа поверхностей.

Цель настоящей работы:

Разработка и исследование оптических методов низкокогерентной интерферометрии, программно-аппаратных средств для 3D автоматических измерений микро- и нанорельефа поверхностей с высоким быстродействием и разрешением, применение их для решения контрольно-измерительных задач в промышленности и в научных исследованиях.

Задачи исследования:

1. Разработка на основе низкокогерентной интерферометрии бесконтактных 3D методов измерения микро- и нанорельефа поверхностей, обеспечивающих высокую точность и быстродействие, а также большой динамический диапазон измерений по высоте.

Методы исследования

Результаты исследований, представленные в диссертации, получены путем теоретического анализа, численного моделирования и физических экспериментов с использованием созданных образцов техники.

Научная новизна. Новыми результатами диссертации являются:

2. Способ автоматического расчета адаптивного порога обработки интерферограмм для поверхностей с неравномерным рассеянием света по площади, который увеличивает диапазон обнаружения интерференции более чем в 10 раз и повышает вероятность ее определения до 96%.

4. Высокоразрешающий бесконтактный интерференционный метод измерения нанорельефа поверхности на основе частичного сканирования коррелограмм в диапазоне менее 1 мкм, позволяющий получить разрешение по высоте менее 0,1 нм.

Основные положения, выносимые на защиту;

2. Способ обнаружения интерференции на основе адаптивного порога, рассчитываемого по интенсивности интерференционного фона, расширяет диапазон обнаружения интерференции более чем в 10 раз и повышает вероятность ее определения до 96%.

Практическая значимость работы и результаты внедрения:

1. Для решения задачи атомной отрасли по бесконтактному автоматическому 3D контролю дефектов оболочки ТВЭЛ впервые в России создан промышленный образец высокопроизводительной оптико-электронной системы "Профиль". Система сертифицирована и внесена в Государственный Реестр как тип средств измерений. Она внесена в перечень важнейших достижений СО РАН за 2002 г. Три образца системы с 2002 г. находятся в промышленной эксплуатации в производственных линиях предприятий Росатома.

3. Разработано программное обеспечение, позволяющее моделировать измеряемые поверхности, параметры оптической схемы интерферометра, процессы регистрации и обработки интерферограмм, а также производить 3D реконструкцию микро- и нанорельефа поверхности. Созданное программное обеспечение может использоваться при разработке новых оптико-электронных измерительных систем, а также в учебном процессе.

Апробация работы и публикации

Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих международных и отечественных конференциях и семинарах: XVI IMEKO World Congress "Education and Training in measurement and Instrumentation", Vienna, Austria, Sept. 25-28, 2000; ISA 2001 Technical Conference "IMEKO Special Millennium Sessions", USA, Houston, Texas, September 10-13, 2001; Seventh International Symposium "Laser Metrology Applied to Science, Industry, and Everyday Life", Novosibirsk, Russia, September 9-13, 2002; LIII Международная научно-техническая конференция, "Современные проблемы геодезии и оптики", Новосибирск, 2003; Совещание главных метрологов Минатома России, Сочи, 6-11, октября 2003 г.; Научный конгресс Гео-Сибирь-2005 "Специализированное приборостроение, метрология", Новосибирск, 25-29 апреля, 2005; Международный конгресс Гео-Сибирь-2007, Новосибирск, 2007; Научно-техническая конференция ОАО "ТВЭЛ" (НТК-2008) "Ядерное топливо нового поколения для АЭС. Результаты разработки, опыт эксплуатации и направление развития", Москва, 19-21 ноября, 2008; The 9th International Symposium ISMTII-2009, Saint-Petersburg, Russia, June 29 - Jule 2, 2009.

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 21 научной работе, в том числе одном патенте РФ, 8 научных статьях (6 статей в журналах, входящих в перечень ВАК, 2 - в иностранных журналах), в трудах 8 международных конференций.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем - 136 страниц. Иллюстративный материал включает 62 рисунка и 5 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 156 наименований.

Заключение диссертации по теме "Оптика"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

7. Впервые в России создана, сертифицирована и внедрена в ОАО «НЗХК» (Росатом) оптико-электронная система «Профиль» для автоматического контроля дефектов поверхности оболочки ТВЭЛ в технологических линиях их производства. Система позволяет измерять в автоматическом режиме глубину и профиль дефектов с погрешностью ±2,3 мкм и разрешением по глубине 0,4 мкм. Она отличается высокой производительностью, достоверностью результатов измерения, надежностью работы в производственных условиях. Три образца системы с 2002 г. успешно эксплуатируются в цеховых условиях предприятия, что позволило повысить качество выпускаемых 'тепловыделяющих сборок атомных реакторов ВВЭР и PWR.

9. На основе предложенных методов измерения микро- и нанорельефа поверхности впервые в России создан опытный образец универсального интерференционного микроскопа-профилометра МНП-1, работающего в двух режимах: микро- и наноизмерений. В режиме микроизмерения МНП-1 обеспечивает 3D измерение в диапазоне до 10 мм по высоте с разрешением 0,1 мкм. В режиме наноизмерений разрешение по высоте составляет 0,1 нм, а диапазон - 50 мкм. Поперечное разрешение в двух режимах работы микроскопа-профилометра меняется от 0,3 мкм до 1,7 мкм, а площадь измерения - от 0,3 мм2 до 2,4 мм2.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Сысоев, Евгений Владимирович, Новосибирск

1. Кирилловский В.К., Ле З.Т. Компьютеризированный интерферометрсдвига // Оптический журнал. — 2008. — Т. 75. 3. — с. 24-29.

2. Штань А.С. Автоматизированный контроль качества ТВЭЛов для АЭС // Приборы и системы управления. 1995. — №11. — с. 12-13.

3. Gordon S. Rino, Stanley S.C.Chim Mirau correlation microscope // Applied Optics. 1990. -V. 29. -N. 26.-p. 3775-3783.

4. Schmitt, J M Compact in-line interferometer for low-coherence reflectometry // Optics Letters. 1995. -V. 20. - Issue 4. - p. 419-421.

5. Jiang, Yi Wavelength-scanning white-light interferometry with a 3x3 coupler-based interferometer // Optics Letters. 2008. - V. 33. - Issue 16. - p. 1869-1871.

6. Sinclair, Michael B; de Boer, Maarten P; Corwin, Alex D Long-worlcing-distance incoherent-light interference microscope // Applied Optics. 2005. - V. 44.-Issue 36.-p. 7714-7721.

7. Papastathopoulos, Evangelos; Korner, Klaus; Osten, Wolfgang Chromatically dispersed interferometry with wavelet analysis // Optics Letters. 2006. - V. 31.-Issue 5. - p. 589-591.

8. Pavlicek, Pavel; Halouzka, Marek; Duan, Zhihui; Takeda, Mitsuo Spatial coherence profilometry on tilted surfaces // Applied Optics. 2009. - V. 48. -Issue 34. - p. H40-H47.

9. Watkins, Lionel R Interferometric ellipsometer // Applied Optics. 2008. - V. 47.-Issue 16.-p. 2998-3001.

10. Горшков В. А. Разработка и исследование интерференционных методов и средств контроля формы поверхностей крупногабаритных оптических деталей: Автореф. дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. -М. — 1981.

11. Дунин-Барковский И. В., Карташова А. Н. Измерения и анализ шероховатости поверхности, волнистости и некруглости поверхности. М.: Машиностроение, 1978.

12. Ломакин А.Г., Минаев В.Л. Измерения интегральных и локальных параметров зеркальных и фазовых объектов на автоматизированном интерференционном микроскопе Линника // Метрология. 2005. - №11. - с. 30-34.

13. Кононогов С.А., Лысенко В.Г., Гоголев Д.В., Золотаревский С.Ю. Эталонная база прецизионного машиностроения // Метрология. — 2009. — № З.-с. 3-47.

14. Гоголев Д. В., Лысенко В. Г. // Метрологическое обеспечение измерительных систем: Тр. V Междунар. науч.-техн. конф. Пенза. - 2008. - с. 22.

15. Кононогов С. А., Лысенко В. Г. // Метрология и измерительная техника: Тр. междунар. конф. Харьков. - 2004. - с. 97.

16. Кононогов С. А. и др. // Состояние и проблемы измерений: Тр. 9-й Всерос. науч.-техн. конф. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана. - 2004. - с. 52.

17. Линник В.П. Прибор для интерференционного исследования отражающих объектов под микроскопом // Докл. АН СССР. 1933. - №1. - с. 18-23.

18. Линник В.П. Прибор для интерференционного исследования микропрофиля поверхности "микропрофилометр" // Докл. АН СССР. - 1945. - т. 49. -№9.-с. 656-657.

19. Wyant, James С. Improved Interferometric Optical Testing // Optics and Photonics News. 2007. - V. 18. - Issue 7. - p. 32-37.

20. Peter de Groot, Jim Biegen, Jack Clark, Xavier Colonna de Lega, and David Grigg Optical interferometry for measurement of the geometric dimensions of industrial parts // APPLIED OPTICS. 2002. - V. 41. - N. 19. - p. 3853-3860.

21. Guilemany J.M., Miguel J.M., Armada S., Vizcaino S., Climent F. Use of scanning white light interferometry in the characterization of wear mechanisms in thermal-sprayed coatings // Materials Characterization. 2001. - T. 47. - № 3-4. - c. 307-314.

22. M. Laue, Annalen der Physik 23, 1, 795, (1907).

23. P.H. van Cittert, Physica 1, 1129, (1939).

24. D. Apostol, V. Damian, P. C. Logofatu NANOMETROLOGY OF MICROSYSTEMS: INTERFEROMETRY // Romanian Reports in Physics, Vol. 60, No. 3,P. 815-828, 2008

25. Maitreyee Roy, Joanna Schmit and Parameswaran Hariharan White-light interference microscopy: minimization of spurious diffraction effects by geometric phase-shifting // Optics Express. 2009. -V. 17. -N. 6. - p. 4495-4499.

26. Amaud Dubois, Laurent Vabre, Albert-Claude Boccara, and Emmanuel Beaurepaire High-Resolution Full-Field Optical Coherence Tomography with a Linnik Microscope//Applied Optics. 2002. - V. 41. - Issue 4. - p. 805-812.

27. F. Cernike, Physica 5, 785 (1938).

28. H.H. Hopkins, Proc. Roy. Soc. A208, 263 (1951).

29. E. Wolf, Proc. Roy. Soc. A230, 246 (1955).

30. A. Blanc-Lapierro, P. Dumontet, Rev. d'Opt. 34, 1 (1955).

31. М.Борн, Э.Вольф Основы оптики. М.: Наука, 1970. - с. 288.

32. М. Борн, Э. Вольф Основы оптики. М.: Наука, 1970. - с. 295.

33. Hitzenberger С. К. Measurement of corneal thickness by low-coherence interferometry // Applied Optics. 1992. - V. 31. - N. 31. - p. 6637.

34. Fercher A. F., Mengedoht K., Werner W. Eye-length measurement by interferometry with partially coherent light // Optics Letters 1988. - V. 13. - N. 3.-p. 18.

35. Fercher A. F., Hitzenberger С. K., Kamp G., El-Zaiat S. Y. Measurement of intraocular distances by backscattering spectral interferometry // Optics Communications. 1995. - N. 117. - p. 43.

36. Ветров А.А., Комиссаров С.С., Сергушичев А.Н. Малогабаритный унифицированный интегрированный модуль для оптических интерференционных датчиков // МНТК "Датчики и системы-2005", 6-10 июня 2005. г. Пенза. Сборник докладов. с. 192-195.

37. Yuan L., Ansari F. Embedded white light interferometer fibre optic strain sensor for monitoring crack-tip opening in concrete beams // Measurement Science and Technology. 1998. - T. 9. - № 2. - c. 261-266.

38. Pf'rtner, Andreas; Schwider, Johannes White-light interferometer with dispersion: an accurate fiber-optic sensor for the measurement of distance // Applied Optics. V. 44. - Issue 15. - p. 2978-2983.

39. Van Engen, Amelia G; Diddams, Scott A; Clement, Tracy S Dispersion Measurements of Water with White-Light Interferometry // Applied Optics. 1998. -V. 37. - Issue 24. - p. 5679-5686.

40. Galli, Matteo; Marabelli, Franco; Guizzetti, Giorgio Direct Measurement of Refractive-Index Dispersion of Transparent Media by White-Light Interferometry // Applied Optics. 2003. - V. 42. - Issue 19. - p. 3910-3914.

41. Creath, Katherine; Wyant, James С Testing spherical surfaces: a fast, quasi-absolute technique // Applied Optics. 1992. - V. 31. - Issue 22. - p. 4350-4354.

42. Creath, Katherine; Gilliand, Yves A; Hariharan, P Interferometric testing of high-numerical-aperture convex surfaces // Applied Optics. 1994. - V. 33. — Issue 13.-p. 2585-2588.

43. Y. Wang and P. Hassell "Measurement of Thermal Deformation of BGA Using Phase-shifting Shadow Moire," submitted to Post Conference Proceedings, SEM 97'Spring Conference, Bellevue, WA, June 2-4, 1997.

44. Лазарев Г.Л., Орлов Д.А., Мазалов И.Н., Иоселев O.K. Оценка микрорельефа гладких объектов с помощью прецизионногоинтерференционного микроскопа-профилометра МИМ-2 // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007. — Т. 73. — № 4. — с. 39-44.

45. Li, Tianchu; Wang, Anbo; Murphy, Kent; Claus, Richard White-light scanning fiber Michelson interferometer for absolute position-distance measurement // Optics Letters. 1995. - V. 20. - Issue 7. - p. 785-787.

46. Schnell, U; Dandliker, R; Gray, S Dispersive white-light interferometry for absolute distance measurement with dielectric multilayer systems on the target // Optics Letters. 1996.-V. 21.-Issue 7.-p. 528-530.

47. Pfortner, Andreas; Schwider, Johannes Red-Green-Blue Interferometer for the Metrology of Discontinuous Structures // Applied Optics. 2003. - V. 42. - Issue 4.-p. 667-673.

48. Schulz, G; Schwider, J Precise Measurement of Planeness // Applied Optics. -1967.-V. 6.-Issue 6.-p. 1077-1084.

49. L. Montgomery Smith and Chris C. DobsonAbsolute displacement measurements using modulation of the spectrum of white light in a Michelson interferometer // Applied Optics. 1989. - V. 28. - Issue 16. - p. 3339-3342.

50. Creath, Katherine; Wyant, James С Absolute measurement of surface roughness // Applied Optics. 1990. - V. 29. - Issue 26. - p. 3823-3827.

51. Xu, Zhiguang; Shilpiekandula, Vijay; Youcef-toumi, Kamal; Yoon, Soon Fatt White-light scanning interferometer for absolute nano-scale gap thickness measurement//Optics Express.-2009.-V. 17.-Issue 17.-p. 15104-15117.

52. De Groot, Peter; Colonna de Lega, Xavier; Liesener, Jan; Darwin, Michael Metrology of optically-unresolved features using interferometric surface profiling and RCWA modeling // Optics Express.- 2008. V. 16. - Issue 6. - p. 3970-3975.

53. Fuji, Takao; Miyata, Motohisa; Kawato, Sakae; Hattori, Toshiaki; Nakatsuka, Hiroki Linear propagation of light investigated with a white-light Michelson interferometer//JOS А В.- 1997.-V. 14.-Issue 5.-p. 1074-1078.

54. Ch. Blanc, Y. Roques and G. Mankowski Application of phase shifting interferometric microscopy to studies of the behaviour of coarse intermetallicparticles in 6056 aluminium alloy // Corrosion Science. — 1998. — V. 40. Issue 6. -p. 1019-1035.

55. Carlsson Т.Е., Nilsson B. Measurement of distance to diffuse surfaces using non-scanning coherence radar // Journal of Optics. 1998. — T. 29. — № 3. - c. 146-151.

56. An W., Carlsson Т.Е. Speckle interferometry for measurement of continuous deformations // Optics and Lasers in Engineering. 2003. - T. 40. - № 5-6. - c. 529-541.

57. Liang, Yi; Grover, Chandler P Modified white-light Mach-Zehnder interferometer for direct group-delay measurements // Applied Optics. 1998. - V. 37. - Issue 19.-p. 4105-4111.

58. Wax, Adam; Yang, Changhuei; Izatt, Joseph A Fourier-domain low-coherence interferometry for light-scattering spectroscopy // Optics Letters. -2003. V. 28. - Issue 14. - p. 1230-1232.

59. Иванов А. П., Чайковский А. П., Кумейша А. А. Интерференционный метод исследования рассеивающих сред //ДАН БССР.-1979. 23—№6. с. 503.

60. Власов Н. Г., Семенов Э. Г., Соколова М. Э. Исследование рассеивающих сред и визуализация фазовых объектов в частично когерентном излучении // Голография и ее применение. Л.: ЛИЯФ. — 1986. с. 184.

61. Thomann, Isabell; Hollberg, Leo; Diddams, Scott A; Equall, Randy Chromium-Doped Forsterite: Dispersion Measurement with White-Light Interferometry //Applied Optics. 2003. -V. 42. - Issue 9. - p. 1661-1666.

62. Pual J. Caber, Stephen J. Martinek, Robert J. Niemann A new interferometric profilier for smooth and rough surfaces // Proceedings of SPIE. 1993. - V. 2088. - p. 195-203.

63. Kniittel, A; Schmitt, J M; Knutson, J R Low-coherence reflectometry for stationary lateral and depth profiling with acousto-optic deflectors and a CCD camera // Optics Letters. 1994. - V. 19. - Issue 4. - p. 302-304.

64. Peter J. De Groot, Xavier Colonna De Lega Scanning interferometry for thin film thickness and surface measurements US Patent 7324210, 2007.

65. Brundavanam, Maruthi M; Viswanathan, Nirmal K; Rao, D Narayana Nanodisplacement measurement using spectral shifts in a white-light interferometer // Applied Optics. 2008. - V. 47. - Issue 34. - p. 6334-6339.

66. Y.Morimoto and M.Fujisawa Fringe-pattern analysis by phase-shifting method using extraction of characteristic // Exp.Tech.20(4). 1996. - p. 25-29 .

67. Groot, Peter de; Deck, Leslie Three-dimensional imaging by sub-Nyquist sampling of white-light interferograms // Optics Letters. 1993. - V. 18. -Issue 17.-p. 1462-1464.

68. В. K. A. Ngoi, K. Venkatakrishnan, N. R. Sivakumar and T. Bo Instantaneous phase shifting arrangement for microsurface profiling of flat surfaces // Optics Communications. -2001.-V. 190.-Issues 1-6.-p. 109-116.

69. Schwider, J White-light Fizeau interferometer // Applied Optics. 1997. - V. 36.-Issue 7.-p. 1433-1437.

70. Fleischer, Matthias; Windecker, Robert; Tiziani, Hans J Theoretical Limits of Scanning White-Light Interferometry Signal Evaluation Algorithms // Applied Optics. 2001. - V. 40. - Issue 17. - p. 2815-2820.

71. Pan, Bing; Xie, Huimin; Wang, Zhaoyang; Qian, Kemao; Wang, Zhiyong Study on subset size selection in digital image correlation for speckle patterns // Optics Express. 2008. - V. 16. - Issue 10. - p. 7037-7048.

72. Zongtao Ge, Fumio Kobayashi, Shinichi Matsuda, and Mitsuo Takeda Coordinate transform technique for closed-fringe analysis by the Fourier-transform method//Applied Optics.-2001.-V. 40.-N. 10.-p. 1649-1657.

73. Katherine Creath Step height measurement using two-wavelength phase-shifting interferometry // Applied Optics. 1987. - V. 26. - Issue 14. - p. 28102816

74. Peter de Groot and Leslie Deck Three-dimesional imaging by sub-Nyquist sampling of white-light interferograms // Optics Letters. 1993. - V. 18. - N. 17. -p. 1462-1464.

75. Akiko Harasaki and James C. Wyant Fringe modulation skewing effect in white-light vertical scanning interferometry // Applied Optics. — 2000. -V. 39. N. 13.-p. 7334-7338.

76. Debnath, Sanjit Kumar; Kothiyal, Mahendra Prasad Improved optical profiling using the spectral phase in spectrally resolved white-light interferometry // Applied Optics. 2006. - V. 45. - Issue 27. - p. 6965-6972.

77. Pavlicek, Pavel; Hybl, Ondrej White-light interferometry on rough surfaces-measurement uncertainty caused by surface roughness // Applied Optics. — 2008. -V. 47. Issue 16.-p. 2941-2949.

78. O. Hybl, A. Berger, G. Hausler Information Efficient White-Light Interferometry // DGaO-Proceedings 2008. http://www.dgao-proceedings.de.

79. Kotov O.I., Liokumovich L.B., Markov S.I., Medvedev A.V., Nikolaev White-light fiber-optic intermode interferometer // V.M. Technical Physics Letters. 1999. - T. 25. - № 6. - c. 481-483.

80. Morgan CJ. Least squares estimation in phase-measurement interferometry // Optics Letters. 1982. - V. 7. - p. 368-370.

81. Wolfgang Osten White-light interferometry with higher accuracy and more speed Fringe 2005. 2005. - p. 605-612.

82. Surrel Y. Phase stepping: a new self-calibrating algorithm // Applied Optics. -1993.-V. 32.-p. 3598-3600.

83. Zhu Y, Gemma T. Method for designing error-compensating phase-calculation algorithms for phaseshifting interferometry // Applied Optics. 2001. -V. 40.-p. 4540-4546.

84. Hariharan P, Oreb BF, Eiju T. Digital phase-shifting interferometry: a simple error-compensating phase calculation algorithm // Applied Optics. 1987. - V. 26. -p. 2504-2506.

85. Nakata, Toshihiko; Watanabe, Masahiro Ultracompact and highly sensitive common-path phase-shifting interferometer using photonic crystal polarizers as a reference mirror and a phase shifter // Applied Optics. 2009. - V. 48. - Issue 7. -p. 1322-1327.

86. Matthias Fleischer, Robert Windecker, and Hans J. Tiziani Fast algorithms for data reduction in modern optical three-dimensional profile measurement systems withMMX technology // Applied Optics. -2000. -V. 39.-N. 8.-p. 2019-2023.

87. Ильиных С.П., Гужов В.И. Обобщенный алгоритм расшифровкиинтерферограмм с пошаговым сдвигом // Автометрия. 2002. - 38. - № 3. -с. 122-126.

88. Munteanu, Florin; Schmit, Joanna Iterative least square phase-measuring method that tolerates extended finite bandwidth illumination // Applied Optics. -2009.-Y. 48.-Issue 6.-p. 1158-1167.

89. Larkin, К G; Oreb, В F Design and assessment of symmetrical phase-shifting algorithms // JOS A A. 1992. - V. 9. - Issue 10. - p. 1740-1748.

90. Niehues, Jan; Lehmann, Peter; Bobey, Klaus Dual-wavelength vertical scanning low-coherence interferometric microscope // Applied Optics. 2007. - V. 46.-Issue 29.-p. 7141-7148.

91. K. Okada, A. Sato, J. Tsujiuchi Simultaneous calculation of phase distribution and scanning phase shift in phase shifting interferometry // Optics Communications. 1991.-V. 84. - Issue 3-4. - p. 118-124.

92. Pavlicek, Pavel; Soubusta, Jan Measurement of the Influence of Dispersion on White-Light Interferometry // Applied Optics. 2004.-V. 43.- Issue 4.-p.766-770.

93. Sun, Changsen; Yu, Longcheng; Sun, Yuxing; Yu, Qingxu Scanning white-light interferometer for measurement of the thickness of a transparent oil film on water // Applied Optics. 2005. - V. 44. - Issue 25. - p. 5202-5205.

94. Creath, Katherine; Slettemoen, Gudmunn A Vibration-observation techniques for digital speckle-pattern interferometry // JOSA 1985. - V. 2. - p. 1629-1636.

95. Chim, Stanley S C; Kino, Gordon S Phase measurements using the Mirau correlation microscope // Appl. Opt. 1991. - V. 30. - Issue 16. - p. 2197-2201.

96. Bhushan, Bharat; Wyant, James C; Koliopoulos, Chris L Measurement of surface topography of magnetic tapes by Mirau interferometry // Applied Optics. -1985. V. 24. - Issue 10. - p. 1489-1497.

97. M. Борн, Э.Вольф Основы оптики. -М.: Наука, 1970. с. 542.

98. М. Борн, Э. Вольф Основы оптики. -М.: Наука, 1970. с. 546.

99. Mandel L. Proc. Phys. Soc. (London). - 1959. - V. 74. - p. 223.

100. Albert A Michelson; Jean Rene Benoit; Ch -Ed Guillaume Determination experimental de la valeur du metre en longueurs d'ondes lumineuses // Gauthier-Villars et fils. Paris. - 1894. - p. 130.

101. Дж. Гудмен Статистическая оптика. М.: Мир, 1988. - с. 202.

102. Н.Д.Стоянов, Б.Е. Журтанов, А.П. Астахова, М.П. Михайлова, Ю.П. Яковлева Высокоэффективные светодиоды на остнове тирристорной гетероструктуры II типа n-GaSb/p-GaSb/n-GalnAsSb/p-AlGaAsSb // Физика и техника полупроводников. 2007. - Т. 41. - В. 7.

103. В.В. Иванов, В.А. Маркелов, М.А. Новиков, С.С. Уставщиков Дифференциальная низкокогерентная интерферометрия для in situ диагностики прозрачных микроструктур // Письма в ЖТФ. 2004. - Т. 40. -В. 9.-с. 82-87.

104. Cheng, Yeou-Yen; Wyant, James С Two-wavelength phase shifting interferometry // Applied Optics. 1984. - V. 23. - Issue 24. - p. 4539-4543.

105. Kinnstaetter, K; Lohmann, Adolf W; Schwider, Johannes; Streibl, Norbert Accuracy of phase shifting interferometry// Appl. Opt.-1988.-V. 27.-p.5082-5089.

106. Korner, T O; Sheridan, J T; Schwider, J Interferometric resolution examined by means of electromagnetic theory // JOS A 1995. - V. 12. - p. 752-760.

107. С. J. R. Sheppard and K. G. Larkin Effect of numerical aperture on interference fringe spacing // APPLIED OPTICS. 1995. - V. 34. - N. 22. - p. 4731-4734.

108. И.М. Нагибина Интерференция и дифракция света. Л.: Машиностроение, 1985.-с. 41.

109. В.К. Кирилловский Оптические измерения. Часть 3. СПб.:2005.-с. 45.

110. В.И. Гужов, С.П. Ильиных Компьютерная интерферометрия: учебное пособие. Новосибирск: изд-во НГТУ, 2004. - с. 75.

111. В.И. Гужов, С.П. Ильиных Компьютерная интерферометрия: учебное пособие. Новосибирск: изд-во НГТУ, 2004. — с. 91.

112. Harasaki, Akiko; Schmit, Joanna; Wyant, James С Improved Vertical-Scanning Interferometry // Applied Optics. 2000. - Vol. 39. - Issue 13. - p. 2107-2115.

113. Stanley S. C. Chim and G. S. Kino Correlation microscope // Optics Letters. -1990.-V. 15.-Issue 10.-p. 579-581.

114. Сысоев E.B. Метод частичного сканирования коррелограмм для измерения микрорельефа поверхностей. //Автометрия.-2007.^13.-№1.-с. 107.

115. David J. Aziz Interferometric measurement of surface roughness in engine cylinder walls // Optical Engineering. 1998. - V. 37. - p. 1429-1434.

116. Сысоев E.B., Голубев И.В., Чугуй Ю.В. Измерение поверхностных дефектов на основе низкокогерентной интерферометрии. // Датчики и Системы. 1999. -№ 6. - с. 25.

117. Thomas Dresel, Gerd Hausler, and Holger Venzke Three-dimensional sensing of rough surfaces by coherence radar // Appl. Opt. 1992. - V. 31. - p. 919-925.

118. Дж. Гудмен Введение в Фурье-оптику. М.: Мир, 1970. с. 153.

119. Лоудон Р. Квантовая теория света. М.: Мир, 1976. с. 319.

120. Joanna Schmit, Artur Olszak High-Precision Shape Measurement by White-Light Interferometry with Real-Time Scanner Error Correction // Applied Optics. -2002. V. 41. - Issue 28. - p. 5943-5950.

121. P. Andretzky, M. W. Lindner, G. Bohn, J. Neumann, M. Schmidt, G. Ammon, and G. Hausler "Modifications of the coherence radar for in vivo profilometry in dermatology"// SPIE. 1998. - V. 3567. - p. 88-96.

122. Сысоев E.B., Голубев И.В., Чугуй Ю.В., Шахматов В.А. Измерение локальных отклонений профиля поверхности на основе интерференции частично когерентного света // Автометрия. 2004. — 40. — № 4. - с. 4.

123. Evgeny V. Sysoev, Rodion V. Kulikov Microrelief measurements for white-light interferometer with adaptive algorithm interferogram processing // Proceedings of ISMTII-2009. V. 1. - p. 162-166.

124. H.C. Шестов Выделение оптических сигналов на фоне случайных помех. — М.: Советское радио, 1967. с. 94.

125. Дж. Гудмен, Статистическая оптика. М.: Мир, 1988. - с. 160.

126. Е. V. Sysoev, Nanorelief measurements errors for a white-light interferometer with chromatic aberrations //Key Engineering Materials—2010.-V. 437 -p. 51-55.

127. Peter Ettl; Berthold E. Schmidt; M. Schenk; Ildiko Laszlo; Gerd Haeusler Roughness parameters and surface deformation measured by coherence radar // Proc. SPIE. 1998. - V. 3407.-p. 133-140.

128. A.B. Латышев, А.Л. Асеев Моноатомные ступени на поверхности кремния //УФН.- 1998. -Т. 168. -№ 10.-с. 1117-1127.

129. С.С. Косолобов, А.Л. Асеев, А.В. Латышев In situ исследование взаимодействия кислорода с поверхностью кремния (111) методом сверхвакуумной отражательной электронной микроскопии // Физика и техника полупроводников. -2001. -Т. 35. В. 9. - с. 1084-1091.

130. Е. V. Sysoev, White-Light Interferometer with Partial Correlogram Scanning, // E.V. Sysoev // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2007. -V. 43.-N. l.-p. 83-89.

131. Д. В. Щеглов, А. В. Латышев, В. Ю. Попков Кинетический фазовый контраст в атомно-силовой микроскопии // Вестник НГУ. Серия: Физика. -2008. Т. 3.-В. 1.-с. 91-99.

132. James F. Biegen Calibration requirements for Mirau and Linnik microscope interferometers // Applied Optics. 1989. - V. 28. - N. 11. - p. 1972-1974.

133. Andreas Pfortner and Johannes Schwider Dispersion error in white-light Linnik interferometers and its implications for evaluation procedures // Applied Optics. 2001. - V. 40. - N. 34. - p. 6223-6228.

134. Sandors, Patric; Devilers, Robert; Plata, Arturo Unambiguous profilometry by fringe-order identificiation in white-light phase-shift interferometry // Journal of Vodern Optics. 1997. -V. 44. -N. 3. - p. 519-534.

135. E.B. Сысоев, И.В. Голубев Способ измерения профиля поверхности. Патент РФ № 2245515, 2005.

136. Е.В. Сысоев, И.А. Выхристюк, Р.В. Куликов, А.К. Поташников, В.А.Разум, Л.М.Степнов Интерференционный микроскоп-профилометр // Автометрия—2010. — Т. 46.-№2.-с. 119-128.

137. Dubois, Arnaud; Selb, Juliette; Vabre, Laurent; Boccara, Albert-Claude Phase measurement with wide-apperture interferometers // Applied Optics. 2000. - V. 39.-N 14.-p. 2326-2331.