Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
Для получения в интерферометре четких полос и возможности определения местных погрешностей поверхности в соответствии с условиями Толанского (см. п. 6.2) необходимо создать между зеркалами очень небольшой промежуток с мглым углом клипа. В результате в поле зрения возникают лишь несколько узких интерференционных полос с интервалом ** ?./2 между ними, а информация о форме большей части поверхности отсутствует. Развивая метод, Толанский [105, 106] разработал так называемую интерферометрию полос равного хроматического порядка с преимущественным использованием источника белого, а не гвазнмонохроматпческого света. При этом стало возможным последовательно
* Относительная интенсивность первых трех отраженных лучей равна соответственно 0,04; 0,037 и 0,000059, прошедших — 0,92; 0.0015 и 0,0000024.
** В некоторых интерферометрах с многократным прохождением лучей этот интервал составляет менее а/2 (см. гл. 7).
40 наблюдать через призменный спектрометр, воспроизводящий полосы равного хроматического порядка, небольшие участки контролируемой поверхности. 'Преимущества метода Толанского перед многолучевым интерферометром Физо заключается в его большей точности и способности легко различать местные «бугры» и «ямы» на поверхности детали путем анализа направления изгиба цветных полос [108]. Здесь уместно также упомянуть вклад Келера в развитие метода [56—60]. В п. 6.4 кратко описана интерферометрия полос равного хроматического порядка и удачный способ освещения в интерферометре Физо излучением с двумя различными длинами волн, получаемыми из двух откалиброван-ных монохроматоров [ііОО].
В последующие годы были разработаны различные методы (с использованием моно- или кзазнмонохроматического освещения) уменьшения интервала л/2 между полосами для получения информации о микротопоїрафии свободных от полос участков контролируемой поверхности. Первый из них—метод Сондер-са [88] —основан на введении в промежуток между двумя зеркалами разности оптического хода с помощью контролируемого изменения в нем давления воздуха и многократном фотографировании возникающих интерференционных картин. Второй метод заключается в использовании правильно подобранного дискретного набора длин ноли осветителя [46, 77, 99]. Простой в реализации метод Мерти [74] основан на использовании равномерного квазимонохроматического освещения набором разнесенных в пространстве точечных отверстий. Все они кратко огшеапы в п. 6.5.
Одновременно с этими разработками исследовалась возможность использования интерферометра Фабри — Перо с параллельными пластинами для получения микротопографии поверхностей [9, 51] и точного измерения толщин тонких пленок [94, 95]. Результаты исследований рассмотрены в п. 6.6.
Толанскин [103, 107] первым наблюдал и применил систему многолучевых полос в интерферометре Фабри — Перо, освещенном точечным источником и не содержащем традиционную фокусирующую линзу после пластин (см. рис. 6.2 и €.17). Использование этих «полос Толанского» описано в п. 6.7.
Разработка сферического интерферометра Фабри — Перо [30], лазерных резонаторов с криволинейными зеркалами [18, 41] и сканирующего сферического интерферометра [47] позволила создать простой метод контроля искривленных поверхностей, использование в котором многолучевых полос обеспечивает высокую точность оценки местных погрешностей поверхности [48].
Аналогичный прибор со сферической волной был независимо от Коннеса разработан фирмой «Перкии — Эльмер» (Perkik — Elmer) в США [44] и корпорацией СИРА (аббревиатура от Scientific Instruments Research Association — Исследовательская ассоциация по созданию научных приборов) [101] в Великобритании [14]. Эти разработки стимулировались большим желанием контролировать методом многолучевой интерферометрии сферические поверхности широкого диапазона с помощью одного или нескольких эталонов и подкреплялись опытом длительного использования интерферометра Вильямса [117]. Такие интерферометры описаны в п. 6.8.
Представляется уместным упомянуть и о так называемых двойной и голо-графической мноюлучевых нитерферометпиях. В двойной интерферометрии многолучевые полосы объединяются в сдвоенной интерферометрической установке с другим волновым фронтом для реализации техники муара или для улучшения контраста фона, особенно при контроле непрозрачных поверхностей отраженными многолучевыми полосами Физо [66, 75] (см. п. 6.9). Голографическую интерферометрию реализуют, как описывают Мацумото [71] и Брингдаль [22], заменяя в системе дв\хлучевую интерференцию многолучевой (см. п. 6.10), Муаровая н голографи',сс-кая интерферометрии подробно описаны в гл. 12.
Более глубокое освещение данной проблемы можно найти в обзорных статьях по шперферометрин [5, 6, 10, 02, 64, 70, 92, 116].
6.2. ТОЧНОСТЬ МНОГОЛУЧЕВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ
Все рассмотренные выше методы интерференционного контроля оптических деталей объединяет то, что картина, характеризую-
чі acd=ZJT
(А(р=гя)
л/г
а)
Рис. 6.1. Резкость — отношение интервала между полосами к полной ширине полосы на половине ее высоты:
