Интерферометр для контроля качества плоских поверхностей

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и используется для кон-троля качества плоских поверхностей объектов .Цель изобретения - повышение точности контроля - достигается путем устранения искажений интерференционной картины. Опорный пучок, образующийся при отражении от светоделителя, проходит через зеркальный элемент и светосоединителъ к наблюдательной системе. Рабочий пучок проходит через светоделитель , объект, расположенный в держателеj и светосоединитель, где совмещается с образцовым пучком и интерферирует с ним. Светосоединитель и светоделитель расположены в потоке излучения так, что обеспечивается одинаковая длина хода излучения в рабочем, и образцовом пучках для исключения аберраций осветительной системы. При совмещении изображения зрачков рабочего и образцового пучков при введении линзы с помощью поворота держателя после вывода линзы с помощью механизма наблюдается интерференционная картина, кривизна тела которой характеризует отступление от плоскости. 2 ил. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1400 А 1 (19) SU(111 (51) 4 С 01 В 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ц,"г р;„. (21) 3672621/24-28 (22) 05.12.83 (46) 15.05.86, Бюл. ¹ 18 (72) И,И.Духопел, А.Г.Серегин, Н.Е.Иванова, В.Ф.Лосев, Т.В.Китаева, Т.Н.Терехина и Л.П.Соловьева (53) 531.715.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 339772, кл, С 01 В 9/02, 1972. (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и используется для контроля качества плоских поверхностей объектов. Цель изобретения — повышение точности контроля— достигается путем устранения искажений интерференционной картины. Опорный пучок, образующийся при отражении от светоделителя, проходит через зеркальный элемент и светосоединитель к наблюдательной системе.

Рабочий пучок проходит через светоделитель, объект, расположенный в держателе, и светосоединитель, где совмещается с образцовым пучком и интерферирует с ним. Светосоединитель и светоделитель расположены в потоке излучения так, что обеспечйвается одинаковая длина хода излучения в рабочем и образцовом пучках для исключения аберраций осветительной системы. При совмещении иэображения зрачков рабочего и образцового пучков при введении линзы с помощью поворота держателя после вывода линзы с помощью механизма наблюдается интерференционная картина, кривизна тела которой характеризует отступление от плоскости. 2 ил.

1231400

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике.и может быть использовано для контроля качества плоских поверхностей объектов, в частности для контроля отклонений от плоскостности шероховатых поверхностей объектов сложной конфигурации..

Цель изобретения — повышение точности контроля путем устранения искажений интерференционной картины.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема интерферометра; на фиг. 2 — расчет оптической длины хода в светоделителе и светосоединителе.

Интерферометр содержит последовательно расположенные осветительную систему, включающую лазер 1 и телескопическую систему 2, зеркало 3 и светоделитель 4, зеркальный элемент

5, установленный в пучке, отраженном от светоделителя, держатель б объекта, установленный в пучке, прошедшем через светоделитель 4, светосоединитель 7, расположенный в плоскости пересечения интерферирующих пучков, зеркало 8, оптически связанное со светосоединителем 7 и объективом 9 наблюдательной системы, включающей также механический узел

10 для ввода и вывода линзы 11 из потока излучения, и регистратор 12 интерференционной картины. Светоделитель 4 и светосоединитель 7 выполнены клиновидными и ориентированы в потоке излучения так, что сумма расстояния по ходу излучения между отражающей поверхностью светоделителя

4 и элементом 5 и расстояния по ходу излучения между элементом 5 и свето" соединителем 7 равна сумме оптической длины хода излучения в светоделителе

4, расстояния по.ходу излучения от светоделителя 4 до держателя 6 объекта, расстояния по ходу излучения от держателя 6 объекта до светосоединителя 7 и оптической длины хода излучения в светссоединителе 7.

Интерферометр работает следующим образом.

Излучение лазера 1 проходит телескопическую систему 2, формирующую квазиплоский HotIHoBQH фронт, и отклоняется зеркалом 3 на светоделитель 4, где разделяется на опорный и рабочий пучки. Опорный пучок образуется при отражении от светоделителя

4, затем он, проходит к зеркальному элементу 5, отражается от него, проходит к светосоединителю 7, отражается от него и с помощью зеркала 8 попадает в наблюдательную систему.

Рабочий пучок проходит светоделитель 4, отклоняется и наклонно падает на держатель 6 объекта,на котором устанавливается контролируемая

1О деталь. После отражения от контролируемой поверхности рабочий пучок проходит светосоединитель 7, совмещается с образцовым пучком и интерферирует с ним. Затем оба пучка направляются зеркалом 8,в наблюдательную систему, объектив 9 которой формирует интерференционную картину в плоскости регистратора 12. Линза

11 вводится с помощью узла 10 в поток -излучения интерферирующих пучков так, что в,плоскости 12 наблюдается совпадение изображений зрачков рабочего и образцового пучков интерферометра. Совмещение изображений зрачков осуществляется поворотом держателя 6 относительно. двух взаимно перпендикулярных осей, лежащих в плоскости, параллельной зеркальному элементу 5.

Светоделитель 4 и светосоединитель 7 расположены в потоке излучения так, что обеспечивается одинаковая длина хода излучения в рабочем и образцовом пучках для исключения влияния аберраций осветительной системы

AB+BC=ED+EF+n(AD+FC), где n — показатель преломления материала светоделителя 4 и светосоединителя 7.

Угол i падения излучения на контролируемую поверхность, обеспечивающий получение регулярного волнового фронта для данной шероховатости, является исходной величиной для расчета параметров схемы, удовлетворяющих условию (1). Оптическая длина хода в светоделителе и светосоединителе для осевого луча (фиг. 2)

Ь и d-cos 8

AD..n=FC-n- - — — ——

-т, (2) где d — толщина светоделителя и светосоединителя по нормали к отражающей поверхности в точке А;

1231400

6 — угол клина;

8 — угол отклонения пучка после прохождения клина; — угол падения пучка на отражающую поверхность клина. 5

Так как i„=i +8, АВ=ВС, DE=EF, AD=FC, то из условия (1) с учетом выражения (2) получают

n:d ° cos 8 (3)

Исходя из 1„ Й находят кон структивные параметры схемы.при выполнении условия (3).

Для. удобства совмещения контролируемой поверхности детали с точкой

Е, .соответствующей равенству длин хода излучения в рабочем и образцовом пучках, на задней стенке интерферометра можно нанести визирную лиЪ нию К-К.

Совмещение изображений зрачков рабочего и образцового пучков при введении линзы 11 с помощью поворота держателя 6 позволяет после вывода линзы 11 с помощью механизма 10 наблюдать интерференционную картину.

Частота и ориентация полос настраивается с помощью соответствующих наклонов держателя 6. Кривизна полос характеризует отступление от плоскостности поверхности, причем цена полосы К определяется выражением:

Я

К=

2 cosi (, 40 где Ъ вЂ” длина волны излучения лазера 1.

Формула изобретения

Интерферометр для контроля качества плоских поверхностей объектов, содержащий последовательно расположенные осветительную систему и светоделитель, зеркальный элемент, установленный в пучке, отраженном от светоделителя, держатель объекта, установленный в пучке, прошедшем через светоделитель, светосоединитель, расположенный в плоскости пересечения интерферирующих пучков, и наблюдательную систему, содержащую объектив и регистратор интерференционной картины, о т л и ч а ю щ и и =. с я тем что с целью повышения точности контроля, он снабжен линзой, расположенной перед регистратором на таком расстоянии от него, что задний фокус объектива сопряжен с приемной плоскостью регистратора, механическим узлом для ввода и вывода линзы из потока излучения и двумя зеркалами, одно из которых оптически связано с осветителем и -светоделителем, а другое — с объективом и светосоединителем, а светоделитель и светосоединитель выполнены клиновидными и ориентированы в потоке излучения так, что сумма расстояния по ходу излучения между отражающей поверхностью светоделителя и зеркальным элементом и расстояния по ходу излучения между зеркальным элементом и светосоединителем равна сумме оптической длины хода излучения в светоделителе, расстояния по ходу излучения от светоделителя до держателя объекта, расстояния по ходу излучения от держателя объекта до светосоединителя и оптической длины хода излучения в светосоединителе.

1

Составитель В. Климова

Редактор А.Огар Техред И. Попович Корректор А.Ференц

Заказ 2556/47 Тираж 670 о Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно--полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4