Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
Положение 1 Положение Z
Рис. 4.37. Интерферометр с параллельной пластиной для измерения радиусов кривизны вогнутых сферических поверхностей:
/ — мпкрообъектив; 2 — пространственный фильтр; 3, 6 — высококачественные лпнзы; 4 — плоскопараллельная или слегка клиновидная пластина; 5 — вогнутая поверхность
IlO Положение ; Положение Z
выпуклых сферических поверхностей:
і — микрообъектив; 2 — пространственный фильтр; 3,5 — высококачественные линзы; 4 — плоскопараллельная или слегка клиновидная пластина; 6, 7—выпуклые поверхности
Рис. 4.39. Интерферометр бокового сдвига, использующий тонкую параллельную пластину в
точке схождения лучей:
J — микрообъектив; 2 — пространственный фильтр; 3, 5 — высококачественные линзы; 4 — контролируемый участок, например аэродинамическая труба; 6 — тонкая стеклянная пластина; 7 — экран
Рис. 4.40t Схема хода лучей, показывающая, что чистый боковой сдвиг нельзя получить, если тонкая стеклянная пластинка расположена в точке фокусировки волнового фронта: 1 — падающий сходящийся пучок; 2 — тонкая стеклянная пластина; 3, 4 — выходящие волновые фронты с центрами в точках А и А' . Кроме бокового смещения присутствует продольный сдвиг между точками А и Ar
Рис. 4.41. Типичная интерферограмма, полученная в интерферометре бокового сдвига (см. Phc1 4.39)
111 Рис. 4.42. Интерферометр на основе параллельной пластины, применяемый в аэродинамических
трубах с большой апертурой:
/— микрообъектив; 2 — пространственный, фйлвтр; 3, 5 — высококачественные линзу с большой апсртуроіі; 4 — контролируемый участок, например аэродинамическая труба: в — высококачественная линза с малой апертурой; 7 — плоскопараллельная или слегка клиновидная
пластина
Рис. 4.43. Модификация интерферометра на основе параллельной пластины для сходящихся или расходящихся волновых фронтов
рой линзой. В непосредственной близи от фокуса под углом 45° к оси устанавливают тонкую стеклянную пластину. Как видно из рис. 4.40, при этом невозможно обеспечить чистый боковой сдвиг из-за продольного смещения двух изображений, отраженных от обеих поверхностей детали. В результате даже для хорошо откорректированных оптических систем полосы бокового сдвига искривлены (рис. 4.41). Теоретически для такой системы требуется бесконечно тонкая стеклянная клиновидная пластина или (альтернативно) ее следует изготовлять в виде воздушного клина. И в том и в другом случае образуется очень незначительный боковой сдвиг, поэтому прибор целесообразно использовать для исследований в аэродинамической трубе с большой апертурой, для измерений неоднородно-стей и других аналогичных целей (рис. 4.42).
Интерферометр на основе плоскопараллельной пластины можно видоизменить для получения бокового сдвига непосредственно в расходящемся илп сходящемся пучке света [10] (рис. 4.43). Однако при этом кроме бокового сдвига всегда будет наблюдаться радиальный, поэтому такая система вряд ли найдет широкое применение.
112 4.8. ДРУГИЕ ТИПЫ ИНТЕРФЕРОМЕТРОВ БОКОВОГО СДВИГА
Выше мы рассматривали только те интерферометры, в которых полупрозрачная поверхность действует как светоделительное устройство. Вместе с тем существуют интерферометры бокового сдвига, работа которых основана на других оптических принципах. Так как они подробно описаны в последующих главах, рассмотрим их здесь очень кратко.
4.8.1. Интерферометры бокового сдвига, основанные на дифракции света
Рассмотрим пропускающую дифракционную решетку с периодом d. Пусть сходящийся пучок света падает на нее так, что центральный луч перпендикулярен к решетке, а фокус пучка совпадает с ее плоскостью, при этом угол сходимости пучка равен 2а. Используя известную формулу дифракционной решетки, можно представить дифракционный угол центрального луча первого порядка В' в виде
sin 9 =-\/d. (4.31>
Если велнчииа d выбрана правильно, лучи нулевого и первого порядка наблюдаются в виде пересекающихся окружностей (рис. 4.44). Конечно, здесь присутствуют И лучи более ВЫСОКИХ порядков, HO' чем выше порядок, тем слабее его интенсивность. Можно получить решетки с пучками света только нулевого и первого порядка. При-
Рис. 4.44. Типичная ронкиграмма, получаемая соответствующим периодом в интерферометре ДРН друга и проходят через
при использовании дифракционной решетки с Ронки. Два пучка первых порядков касаются центр пучка нулевого порядка
ИЗ — и порядок
Нулевой порядок
+ 1-й порядок
Рис. 4.45. Типичная интерферограмма и дифрагированные апертуры, имеющие место при Использовании решетки с двойной частотой:
/ — сдвиг из-за более низкой частоты; 2— сдвиг из-за более высокой частоты
нято считать, что аберрация первоначального волнового фронта сохраняется в лучах нулевого и первого порядка при использовании небольших дифракционных углов. Необходимо также, чтобы лучи двух первых порядков не перекрывались; это будет иметь место при
6 >u (4.32)
или
d <2лк~5. (4.33)
В крайнем случае желательно, чтобы пучки только касались друг друга (см. рис. 4.44). Следовательно, выбор решетки зависит от апертуры системы. Например, при «-' = 5 и /. = 0,5 мкм d = 5 мкм, т. е. необходимо иметь решетку с 200 штрихами на 1 мм. Говоря об интерферометре с дифракционной решеткой, следует отметить, что, поскольку он скомпенсирован для белого света, можно применять обычный источник света при условии использования точечного отверстия соответствующего размера. Удобным и весьма перспективным представляется оснащение такого интерферометра гелий-неоновым лазерным источником. Регистрируя интерференционные полосы, возникающие при взаимодействии плоских волновых фронтов с переменным углом между ними, можно получить решетки с различными значениями периода. Интерферометр соответствующего типа впервые был предложен Ронки [19]. Он же опубликовал обзор с подробным освещением вопроса [20].
