Двухлучевой интерферометр для контроля формы поверхности

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистическид

Республик >868345 (61) Дополнмтельное к авт. саид-ву (22) Заявлено 0701,80 (2I) 2866561/25-28 с присоединением заявки t49 (23) Приоритет (51) М. Кл.з

G 01 В 11/24

G 01 В 9/02

Государственный комнтет

СССР

Ilo делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 300981, Бюллетень Н9 З6

Дата опубликования описания 300981 (53) УДК 531.71 .1 (089.8) (72) Автор изобретения

В.В.Маслов (71) Заявитель (54) ДВУХЛУЧЕВОИ ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ФОРЬЫ ПОВЕРХНОСТИ

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для контроля формы поверхностей, а также при измерении плоскостности.

Известен двухлучевой интерферо" метр, содержащий источник света, оп-. тическую систему с эталонной, поверхностью и наблюдательное устройство.

Повышение чувствительности достигается за счет многократного отражения рабочего луча между контролируемой и эталонной поверхностями перед наложением его на опорный луч (1}.

Схема указанного интерферометра сложна, потому что имеет несколько образцовых (высоко очных) поверхиостей, а настройка схемы зависит от точности взаимного расположения нескольких поверхностей (включая контроли- ?О руемую), что снижает надежность работы .схемы и устойчивость процесса интерференции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является двухлучевой интерферометр для конт« роля формы поверхности, содержащий источник света и последовательно расположенные по ходу световых лучей коллиматор, светоделительный элемент 30 с эталонной поверхностью, плоское зеркало и наблюдательное устройство (2).

Недостатком этого интерферометра является недостаточная чувствительность контроля, так как цена интерференционной полосы снижается в зависимости от угла падения лучей на контролируемую, поверхность в соответствии с формулой

2 cos Ч где h — цена интерференционной полосыу

jl. — - д)тина волны света; — угол падения лучей на контролируемую поверхность, измеренный от нормали.

Цель изобретения — повышение чувствительности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что интерферометр снабжен растром, расположенным на эталонной поверх.— ности светоделительного элемента, выполненным в виде многослойных параллельных полос с наружным отражающим слоем и равномерным шагом, полосы перпендикулярны плоскости, образованной падающим и отраженными лучами, а ширина полос и расстояние между ними

868345 выбраны соответственно. исходя из зависимостей

b = 2d hgf

b с =

j — 1 где b — ширина полосы растра; с — расстояние между полосами растра;

d — толщина воздушного зазора между эталонной и контролируемой поверхностями; — угол падения лучей на контролируемую поверхность;

2, 3, 4... n — требуемое увеличение чувствительности интерферометра.

На фиг. 1 изображена принципиаль" ная схема двухлучевого интерферометра; на фиг. 2 — ход интерферирующих дучей и структура растра.

Двухлучевой интерферометр (фиг.1) содержит когерентный источник 1 света (лазер), коллиматор 2, оптический светоделительный элемент 3 в виде призмы, эталонная поверхность 4 которого снабжена растром 5.

За светоделительным элементом 3 находится отражающее плоское зеркало

6 и наблюдательное устройство 7— экран.

Эталонная поверхность расположена на некотором расстоянии от контролируемой поверхности 8.

Интерферометр работает следующим образом.

Лучи от когерентного источника 1 света поступают в коллиматор 2.Плоский волновой фронт, выходящий из коллиматора 2, падает на одну иэ поверхностей оптического светоделительного элемента 3 (призмы),-проходит до эталонной поверхности 4, где разделяется на два волновых фронта, один из которых (опорный) отражается от эталонной поверхности 4, а второй (рабочий) проходит через линейчатую структуру растра 5,и достигает кон|ролируемой поверхности 8.

Лучи, формирующие эталонный волновой фронт (опорные), отражаются от поверхности 4 без усиления или ослабления на линейной структуре растра

5. Из прошедших лучей (рабочих) до контролируемой поверхности 8 доходят лишь те, которые приходятся на свет« лые промежутки между полосами растра.

Отразившись от контролируемой поверхности, рабочие лучи отражаются в воздушном промежутке между контролируемой поверхностью и наружным от" ражающим слоем растра 5 столько раэ, сколько позволяет ширина полос. Далее, накладываясь друг на друга, рабочие и опорные лучи интерферируют между собой, выходят из оптического светоделительного элемента 3 (призмы), отражаются от зеркала 6 и попадают на наблюдательное устройство

8, где наблюдаются визуально или с помощью дополнительного устройства интерференционные полосы, которые передают топографию отклонений формы контролируемой поверхности 8 от эталонной поверхности 4 светоу,елительного элемента 3.

Растр 5 может быть выполнен либо в виде накладной плоскопараллельной решетки, либо в виде многослойного покрытия. Нижние слои растра поглощают прошедшие лучи, не изменяя доли энергии излучения, отраженной от эталонной поверхности, а верхний слой полностью отражает падающее на него в процессе измерения. излучение от контролируемой поверхности.

Формулы, связывающие чувствительность с параметрами растра могут быть получены следующим образом. Согласно фиг. 2

Ь = 2d Cg4, где d — толщина воздушного слоя между контролируемой и эталонной поверхностями 8 и 4; — угол падения лучей на контролируемую поверхность 8.

Для величины расстояния между полосами (с)Растра ;5 можно получить следующую зависимость. Если Ь = с, то рабочий луч отражается дважды от контролируемой поверхности 8 и чувствительность повышается в два pasai

Если Ь = 2с, то луч отражается от .контролируемой поверхности 8 три ра за и во столько же раз растет чувст" вительность.кожно записать, что повышение чувствительности (j) больше на единицу, чем отношение Ь/с, то есть 3 = Ь/с + 1, откуда

1 где j= — 2 3,4...n — требуемое увеличе;ние чувствительности интерферометраФормула изобретения

Двухлучевой интерферс етр для контроля формы поверхности, содержащий источник света и последовательно расположенные по ходу световых лучей коллиматор, светоделительный элемент с эталонной поверхностью, .плоское зеркало и наблюдательное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности контроля, он снабжен фастром, расположенным на эталонной поверхности светоделительного элемента, выполненным в виде многослойных параллельяых полос с наружным отражающим слоем и равномерным шагом, полосы перпендикулярны плоскости, образованной падающим и отраженными лучами, а ширина полос и расстояние меж868345 ду ними ходя из где Ь— с—

Составитель Й, Лобзова

Редактор B. Петраш Техред И.Рейвес Корректор.С.Шекмар

Заказ 8299/51 Tspaa 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,. Москва, Ж-35, Раушская наб., д..4/5

Филиал ППП Патент ° r. Ужхород, ул. Проектная, 4 выбраны соответственно нс зависимостей

Ь = 2d.tgf

Ь

1 ширина полосы растра 5 расстояние между полосами растра1 толщина воздушного зазора между эталонной и контролируемой поверхностямиу

Ч вЂ” угол падения лучей на контролируемую поверхность; — 2, 3, 4... n — требуемое увеличение чувствительности интерферометра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ГДР 9 58827, кл. 42 в 12/05, 1966.

2. Патент Японии Ю 29915/68, кл. 106 F 64, серия YI 1968 (прототип).