Устройство для контроля дефектов полированных поверхностей оптических деталей с углом полного внутреннего отражения

 

(". °

« « г«« 1 «1 Hо «б.: « ° . " . г «.:й!

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н" И«Ф

ИЗОБР ЕТЕ Н И Я

<-««! 777410

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28-12.78 (21) 2705967!25-28 с,присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 04.12.80 (51)М.Кл з С 01 В 11(22

Государственный комитет ло делам изобретений и открытий (53) УДК 531.717.3 (088 8) (72) Авторы изобретения

В, В. Маслов, М. П. Новиков и А. А. Кеткович (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ

ПОЛИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКИХ

ДЕТАЛЕЙ С УГЛОМ ПОЛНОГО

ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ

Изобретен(ие относится,к контрольноизмерительной технике и !может быть (использовано для обнаружен!ия «поверхностного трещиноватого слоя на поверхностях полированных оп личеаких деталей, подвергающихся воздействию мощных оптических пучков, например полированных поверхностей выходных окон лазерных дальномеров или отражающих призм оптических резонаторов мощных оптических квантовых генераторов.

Известно устройст(во,для обнаружения ,микротрещ(ин методом проекционной рентгеновс(кой !микроско«пи(и с помощью электронного зонда (1). Устройство включает:излучатель, фокусирующий,на тонкую металлическую фольгу поток электронов,,которые вызывают излучение втор(ичных характеристическ(их (рентгеновских лучей, расходящихся конусом от противоположной стороны металлической фольги под точкой падения электронов, которыми облучают объект.

Недостаток ус вройспва за!ключается в том, что по полученным проекц!ионным фотоснимкам мож и лишь косвенны(м образом оценить глубину залегания зафиксированных микротрещин. Точность такой оценки весьма (невелика.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для контроля дефектов пол!1лрованных поверхностей оптических деталей с углом полного внутреннего отражения, содержащее осветительную систему, устана(вливаемую напротив одной !из праней,контролируемой детали, и регистр(ирующую систему, уста.навливаемую:напротив отражающей грани

10 детал!и j2).

Недостатком устройства является его невысокая точность при определен(ии глубины трещиноватого слоя на пол!ированной поверхноспи.

15 Целью устройства является повышение точности контроля.

Для достижения этой цели устройство снабжено полупроз!рачной:пластиной, уста20 новленной за осветительной системой под углом в 45 (к ее оппической оси, двумя светофильтрами, каждый !из которых раз!мещен в ходе одного !из световых потоков от пластины, и плоски(м зеркалом, установленным параллельно пластине за с(ветофильтром на оптической оси, перпендикулярной оптической OGH освевительной системы, !регистрирующая система выполнена из двух фотоприемников и счетно решающей схемы, а границы максимумов спектрального проО 0 с — — —. (î.,(э + ——

2 " 2 где Π— угол падения внутри ПВО.

Все рассеянные лучи,,для которых

О у -=рп — —, выходят за пределы отражающей грани. Таким образом, производят разделение рассеянных на мииротрещинах лучей от,прямо прошедших.

При .наличии трещиноватого рассеивающего слоя рассея нные лучи выходят "-a пределы отражающей грани:и попадают на фотоприемники 9, 10. При этом последовательно попарно Nflÿþò светофильтры 5, б, а сигHaëû с фотоприемников 9, 10 накапливаются в счетно. решающей схеме Il, где

25 затем зычисляется величина .рассеивающих м нкр отрещин с точностью до 1 мкм.

Наличие попарно меняющихся светофильтров ускоряет про цесс накопления информации:и сокращает длительность контроля. Кроме того, это дает возмо?кность огра:ьичить Объем памяти запоминающего устройства, а схему вычисления построить ,на OOHOBBIIHIH разностного сигнала фотоприемников 9, 10.

Экспериментальная проверка работы устройства .на ряде пранам ПВО с шероховато-заполированной поверхяостыо гран и показала, что границы рабочего спектрального диапазона связаны с линейными размерами поверхностных микротрещин в широком диапазоне следующим образом:

Устройство работает следчющим образом.

От источника 1 излучения с помощью коллимационной оптической системы 2 формируют узкий параллельный пучок лучей, который разделяют,на два полупрозрачной пластиной 8. Ответвленный пучок лучей преломляют IIB плоском зеркале 4 и ооа пучка направляют сквозь узкополосные светофильтры 5, б перпендикулярно поверхности боковой гран и призмы 12. Если на этой грани отсутст вует поверхностный трещиноватый слой, то оба пуч ка преодолевают границу раздела воздух — стекло:и распрострачяются в IIipRMoixl,направлении до отражающей грани п р измы 12, на которую оба луча падают под углом р„=р, где P — угол между гранями пр измы 12 по ходу лучей.

Так как выполняется условие )=are sin

ГДЕ Ю п1пх СПСКТРаЛЬНЫЙ ПОИ m„. казатель преломления материала призмы, то оба луча претерпевают полное внутреннее отражение, и;излучение .не:лроникает за отражающую грань, а сигналы с фотоприемников 9, 10 ра вны нулю. и, пп ; пяп, -- и1? где Х,mi. =-(?;

45 и — рацио,нальное число 1,45 =-. и.:. 4,3; п1ах —.ВЕРХПЯЯ ГРаНИЦа PB6O его СПЕКтрального диапазона, мкм; 1пяп — нижняя граница рабочего спектрального диапазона, мкм;

50 b — линейный размер поверхностных микротрещин, мкм.

Снабженские устройства полупрозрачной пластиной,и светофильтрам и прои определенном их расп оложени и и .выборе спектрального диапазона позволяет повысить точность контроля дефектов. пускания светофильтров удовлетворяют усл ов.ию: где li =-,b;

n — рациональное число 1,45 -(и 4,3;

I m>i — верхняя граница рабочего спект рального диапазона, л кл ;

>,„.;, —.нижняя граница рабочего спектipBJIbного диапазона, мкм;

b — линейный размер по верхностных микрот|рещин, мкм.

На фиг. 1 изображено устройство для .контроля дефектов полированных поверхностей оптических деталей с углом полного внутреннего отражения; на фиг. 2 — контрол ируемая,деталь (призма полного внутреннего отражения) .

Устройство для,контроля дефектов полированных човерхностей оптических деталей с углом полного внутреннего Отражения содер?к ит осветительную систему из источника 1 излучения и,коллимационной оптической системы 2,,полупрозрачную плаcIIHHy 3, плоское зеркало 4, светофильтры

5 и б, диафрагмы 7 (H 8, фотоприемники 9, 10, регистриру ощую систему, выполненную из счетнорешающей схемы 11 где n — — показатель преломления матерпиала призмы, и полностью отражается, не выходя за ее пределы. Рассеянные,на,первой грани лучи попадают на отражающую грань под углом рг, причем

Трещиноватый поверхностный слой поли рованной оптической детали является рассеивающим. Если такой слой .имеется на одной;из граней произ мы полного внутреннего строения (ПВО), то прямо прошедший пучок падает на:вторую (отражаю1 щую) грань под углом ср„) arc sin —, u формула изобретения !

Устройство для,контроля дефектов полированных поверхностей оптических деталей с углом полного внутреннего отражения, содержащее Освепительную систему, устанавливаемую, напротив одной;из граней контролируемой детали, и регистрирующую

777410

/Лбах Л,,п; п&з

Х

Фиг. /

Гб/)/б " ". -> фиг. Я

Составитель В, Климова

Техред И. Заболотнова Корректор И. Осиновская

Редактор Г. Бельская

Заказ 1470/1477 Изд. № 545 Тираж 810 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» систему, устанавливаемую напротив отражающей .грани детали, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью, повышения точности контроля, оно снабжено полупрозрачной пластиной, установленной за осветительной системой под углом в 45 к ее оптической оси, двумя светофильпрами, каждый из,которых размещен в ходе одного из световых потоков от пластины,,и плоским зеркалом, установленным паралл|ельно,пластине за светофильтром на оптической оси, перпендикулярной оптической оси осветительной системы, регистрирующая система выполнена .из двух фотоприемников и счетно-решающей схемы, а границы максимумов спектрального .пропуакания светофильтров удовлетворяют условию где Л= b; и — рациональное число 1,45 =п(4,3;

4аах верхняя ц)аница рабочего с пект рального диапазона, мкм;

Л-,,;„—.нижняя граница рабочего спектрального диапазона, мкм;

b — линейный размер поверхностных микро прещин, мкм.

Источники инфцрамации, прчнятые во внимание при экспертизе:

1. Бирке Л. С. Рентгеновский микроана15 лиз с помощью электронного зонда. М., «Металлургия», 1966, с. 150 — 151.

2. Качалов Н, Н. Технология шлнфовкй и полировки листового стекла. М вЂ” Л., АН

СССР, 1958, с, 238 — 239 (протоп1тп).

Устройство для контроля дефектов полированных поверхностей оптических деталей с углом полного внутреннего отражения Устройство для контроля дефектов полированных поверхностей оптических деталей с углом полного внутреннего отражения Устройство для контроля дефектов полированных поверхностей оптических деталей с углом полного внутреннего отражения 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерения высоты рисунка протектора шин транспортных средств

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля размеров и формы глубоких отверстий малого диаметра, тонких нитей, шариков малого диаметра

Изобретение может быть использовано в устройствах измерения геометрических параметров и контроля качества поверхности отверстий и других внутренних поверхностей. Объектив содержит пять последовательно расположенных на оптической оси сферических линз, формирующих промежуточное изображение между второй и третьей линзами, апертурную диафрагму и дополнительно две одиночные линзы. Первая и вторая линзы одинаковые, имеют двояковыпуклую форму и обращены друг к другу поверхностями с меньшим радиусом кривизны. Третья и пятая линзы также одинаковы и выполнены двояковыпуклыми с равными радиусами кривизны первой и второй поверхностей. Шестая линза - плоско-выпуклая и обращена плоской поверхностью к апертурной диафрагме, расположенной между пятой и шестой линзами. Четвертая и седьмая линзы - двояковыпуклые. Между четвертой и шестой линзами формируется дополнительное промежуточное изображение. Технический результат - увеличение относительного отверстия объектива при одновременном увеличении отношения длины контролируемого отверстия к его диаметру. 4 ил., 2 табл.
Наверх