Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
(4/3) я3 з21 = )./2, (6.7)
наиболее вероятно, что п-к луч ослабит, а не усилит первый луч. Поэтому для получения симметричных и резких полос Физо следует ограничиться рамками неравенства Толанского
(4/3) я3 S2 г1 ),/2. (6.8) 700
SOO 500 UOO 300
zoo WO O
I
I !
I I / I
/ I / I
/ / / I I I
у * I / /
_ —- • ____ ?
OSO 0,84
09Z
0,96 rR
Рис. 6.4. Зависимость количества M интерферирующих лучей, дающих совпадение с идеальной кривой Эйри с точностью до ,1%, от коэффициента отражения R (сплошная кривая) и зависимость резкости в отраженном свете Nr от коэффициента отражения R (штриховая кривая)
Рис. 6.5. Сложная полоса Физо (сплошная кривая), образованная двумя плоскими зеркалами с клииовидиостью ~10~3 рад в сравнении с симметричной полосой Фабри— Перо (штриховая кривая), полученной теми же зеркалами при их строгой параллельности друг другу
Наиболее быстро изменяющейся величиной здесь является п—-число интерферирующих лучей. Оно не может быть малым, так как для создания высококачественных, резких интерференционных полос требуется суперпозиция большого количества лучей с одинаковым запаздыванием по фазе. В общем случае число п зависит от отражательной способности поверхностей.» Штриховая кривая на рис. 6.4 показывает, как резкость Nr полос Фабри — Перо увеличивается с возрастанием отражательной способности. Сплошная кривая определяет эффективное число лучей М, добавленное компьютером для получения максимального пропускания, отличающегося на 0,1% от идеальной величины Эйри [бесконечная сумма (6.1)] при различных коэффициентах отражения. Можно заметить, что при коэффициентах отражения меньше 90% эффективное число M лучей, которые должны суперпозировать для получения резкости Nn, приблизительно равно 2NR. С увеличением отражения значение M постоянно растет. Кривые на рис. 6.4 можно с успехом использовать в интерферометрии Физо для определения значения М. Если, например, контролируются поверхности с коэффициентом отражения R (при различных отражательных способностях поверхностей R = V RiR2) или требуется получить конкретное значение резкости Nr, при котором
!47 коэффициент отражения равен R, по рис. 6.4 легко определить необходимое для этого значение эффективного числа M супер-позирующих лучей. Полученное таким образом значение M подставляют в уравнение (6.8) вместо п и соответственно уменьшают значения є и t. Толанский [108] приводит несколько типичных значений п, є и t для получения симметричных полос Физо. Нижний предел значения расстояния t между пластинами обычно определяется с помощью частиц пыли, средний размер которых, как правило, приближается к 1 мкм. Нижний предел угла клина є определяется минимальным числом полос, которое желательно иметь в поле зрения. Чем меньше угол є, тем больше расстояние между двумя смежными полосами.
Если неравенство Толанского (6.8) не выполняется, профиль интенсивности каждой полосы Физо при высокой отражательной способности становится асимметричным и сложным и представляет собой центральный максимум, за которым со стороны толстого края клина следует ряд вторичных максимумов с быстро убывающей к основанию клина интенсивностью. Первичный максимум расширен и не является симметричным, как в случае полос Фабри— Перо; его вершина также сдвигается к основанию клина с постепенным уменьшением высоты [55]. На рис. 6.5 показаны для сравнения общие виды профилей полос Фнзо и Фабри — Перо. Как описано ниже, полосы Физо похожи на полосы Толанского (см. рис. 6.17), создаваемые в плоскопараллельном интерферометре Фабри — Перо, освещенном точечным источником с различными наклонными лучами. Для сохранения высокой точности контроля следует использовать гладкий край таких полос [78]. Типичные полосы Физо образуются не только в пределах тонкого воздушного клина, но и на различных, четко определенных расстояниях в плоскостях Фесснера [7].
Интерферометр Физо обладает еще одним недостатком, заключающимся в боковом смещении An п-то луча и обусловленным углом клина
Дя = 2й2 ts. (6.9)
Поэтому каждая многолучевая полоса в интерферометре Физо определяет контурную линию поверхности, усредненную в пределах участка смещения An, а не точное геометрическое топографи-рование от точки к точке.
6.3.2. Интерферометрия Физо
На рис. 6.6 схематически изображены основные узлы интерферометра Физо. Монохроматический или квазимонохроматический параллельный пучок освещает плоскости M1 и M2, имеющие полупрозрачное покрытие. Полосы можно наблюдать как в проходящем (От), так и в отраженном (Од) свете. В проходящем свете получаются резкие и яркие полосы на почти темном фоне, в отраженном — темные полосы на ярком фоне (рис. 6.7). Послед-
ив S — точечный источник; В — светоделитель для наблюдения полос в отраженном свете — объектив коллиматора; М\ и ЛЬ — зеркала Фпзо (угол п расстояние между пи-ми сильно увеличены для наглядности); L2— линза, изображающая локализованные между зеркалами полосы и плоскости наблюдения Ot
нпе (при высоком коэффициенте поглощения отражающих покрытий) имеют, как правило, слабый контраст [108]. Полосы Физо, как и многолучевые полосы Фабри — Перо, разделены одинаковыми интервалами к/2, и поэтому при их использовании информация о значительной части контролируемой поверхности отсутствует. Альтернативные варианты этого интерферометра рассмотрены ниже.
