187230. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üvegszál átmérőjének mérésére a rezonáns visszaszórásos módszer felhasználásával és mérési elrendezés az eljárás foganatosítására
187 230 9 10 bevonatok ti, t2 vastagsága közelítően 0,7 /am, ni=l,57, n2=l,507 és n3 = l,62. A 7. ábrán láthatjuk, hogy a minimumhelyeken az intenzitás értéke nullánál nagyobb, és a hullámhossz függvényében nem is állandó. Az I és 11 sugarak eltérő intenzitásán kívül ez annak is köszönhető, hogy a III és IV sugarak (1. ábra) hatása is jelentkezik a 22 második detektor kimeneti jelében. A 7. ábra olyan esetet szemléltet, ahol a megvilágító L lézersugarak polarizációs síkra a 10 üvegszál tengelyével párhuzamos. Erre merőleges polaritás mellett a minimumok élesebbek. A keresett d átmérő a (2) összefüggés alapján a szomszédos minimumok, illetve maximumok közötti hüllámhosszkülönbségből meghatározható. Jelöljük a minimumokhoz tartozó hullámhosszakat Aj-vei és a maximumokhoz tartozókat Aj-vel. Itt Aj jelöli az első minimumot és Aj az első maximumot. Növekvő hullámhossz esetén a szomszédos minimumhelyekhez tartozó m interferencia rendek kettesével csökkennek. Felírhatjuk, hogy mj = mj— 2(1--1) (4) Mj = Mj—2(j~ 1) (5) ahol mi az első minimumhoz tartozó interferencia rend, nij az i-edik minimumhoz tartozó interferencia rend, Mj az első maximumhoz tartozó interferencia rend és Mj a j-edik maximumhoz tartozó interferencia rend. HavVj kisebb Ájnél, akkor mi =Mj + l. Az (2) összefüggésből kis elhanyagolással adódik: összefüggésben szereplő interferencia rend kiszámítható, amiből pedig a keresett d átmérő is meghatározható. Ha a 7. ábrán vázolt diagramot vizsgáljuk, akkor azt tapasztaljuk, hogy a minimumhelyekben kisebbmértékű eltolódások adódnak, és a hullámhosszak eltolódása néhány tized nanométert is kitehet. Ezt az eltolódást valószínűleg a II sugárnak a kismértékű fázisugrása idézi elő, amint a bevonatokon meghatá- 10 rozott hullámhosszaknál keresztülhalad. A találmány szerint a mérés pontosságát lényegesen növelhetjük, ha a (6) összefüggésben szereplő ui) interferencia rendet nemcsak az első minimumvagy maximumhely és egyetlen másik minimum-vagy 15 maximumhely egybevetése alapján határozzuk meg, hanem a 12 festéklézer teljes hangolási hullámhossztartományán belül minden minimumot és maximumot figyelembe veszünk a számításnál, és ezáltal a (7) és (8) összefüggéseket az összes lehetséges 20 i-értékre és j-értékre kíilön-külön kiszámítjuk, amivel mj -re egy sorozat számértéket kapunk. A d átmérő kiszámításához felhasznált (6) összefüggésben az rnj interferencia rend helyett a fentiekben ugyanezen interferencia rendekre kapott értékek 25 nij átlagát használjuk. Az átlagszámítás során a kisebb eltolódások hatása elhanyagolható értékűre csökken. Az a tény tehát, hogy több minimum és maximum mért hullámhossz adatait felhasználjuk az intereferencia rend meghatározásához, a mé- 30 rési pontosság lényeges növelését vonja maga után. Abból a célból, hogy a kapott eredmény megbízhatóságát ellenőrizzük, az alábbi ellenőrző számítást végezhetjük. Az mj átlagos interferencia rend alapján bármely i-edik minimumhoz vagy j-edik 35 maximumhoz tartozó Áic vagy Ajc hullámhossz számítással meghatározható: A (6) összefüggésben az mj interferencia rend ismeretlen, a d átmérő nagysága ezért nem határozható meg. A (6) összefüggés, a rezonancia feltétel, valamint a (4) és (5) összefüggések alapján az első minimumhelyhez tartozó Áj hullámhossz, valamint bármely i-edik minimumhelyhez tartozó Áj hullámhossz ismeretében az első minimumhelyhez tartozó mi interferencia rend meghatározható: mi _ 2(i—l)Áj (7) Hasonlóképpen az első minimumhelyhez tartozó Áj hullámhossz és a j-edik maximumhelyhez tartozó Aj hullámhossz ismeretében az első minimumhelyhez tartozó mj interferencia rendre további adatokat kapunk: m( (2j—l)Aj Aj-Xt (8) Az első minimum- vagy maximumhely és bármely más minimum- vagy maximumhely ismeretében a (6) . mi AjC Xj ; mj = nij-2(i-l) (9) 40 mj v ' Ajc = ^ Aj ; = do) 45 Ha minden minimumhoz és maximumhoz tartozó mért hullámhossz értékéből kivonjuk az ugyanehhez a minimumhoz és maximumhoz tartozó számított hullámhosszat, akkor hullámhossz különbségként 50 kapjuk a mért és számított értékek között adódó hibát. Ha ezen hibák sorozatának képezzük az átlagát, akkor ennek abszolút értéke átlagos hullámhossz hibának tekinthető, ami a mért és számított hullámhosszak között keletkezik. Bizonyítható, hogy az 55 átlagos hullámhossz hiba nagysága igen érzékenyen fejezi ki a mérés bárminemű hibáját, azaz a mért és számított hullámhosszak egyezését. Ha az átlagos hullámhossz hiba ij^S esetén 0,1 nm-nél kisebb, akkor a d átmérő mérésében a hiba 0,09 jam-nél 60 kisebb. Több minimum és maximum adatainak ügye lembe vételével tehát a 6. ábrán vázolt egyszerű mérési elrendezés alkalmazása lehetővé teszi még igen kis (10-15 jam) átmérőjű üvegszálak nagypontosságú 65 mérést is. Ellenőrző számítások igazolták, hogy a 6
