Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
gi2 = 2/1 [(2л/Х) ad]/[(2лД) ad], (5.10)
где 2а — угловой диаметр источника, наблюдаемый из рассматриваемого волнового фронта; d — расстояние между двумя точками этого же фронта, вычисляемое по формуле
d = o'-p" = p'(l-R). (5.11)
Отсюда следует, что для данных двух точек [14]
gi2 = 2Л [(2л/л)(1 — R)?' а]/[(2л/Х)(1 —R) р' а]. (5.12)
Поскольку контрастность интерференционных полос прямо пропорциональна ^j2, в поле зрения получаем картину, аналогичную изображенной на рис. 5.4. Первый минимум видимости возникает, когда аргумент х функции J\ (х) становится равным 1,22 л. Следовательно, для обеспечения хорошей контрастности по всей интерференционной картине угловой полудиаметр кругового
121источника света, наблюдаемый из входного зрачка прибора, должен удовлетворять условию
а < 1,22 А/[(1-/?)?>], (5.13)
где D — диаметр входного
зрачка.
Интерферометр радиального сдвига скомпенсирован для несовершенного монохроматическої о света, если лучи двух интерферирующих пучков проходят одинаковые пути в стекле и в воздухе. В этой главе описаны приборы именно такого типа.
Впервые интерферометры радиального сдвига были рассмотрены Брауном [4], предложившим приоор, показанный на рис. 5.5. По существу это интерферометр Жамена, но в нем используются сходящийся свет и линзовый мениск на пути одного из пучков. Во втором пучке установлена компенсирующая параллельная пластина.
Другой вариант интерферометра разработан Харихараном и Сеном [15] (рис. 5.6). Он состоит из плоскопараллельного светоделителя P и двух плоских зеркал М\ и M2. Радиальный сдвиг образуется линзами L1 и L2, сфокусированными на поверхности светоделителя и имеющими различные фокусные расстояния /1 и f2 при f2>fі,
R = Alf2- (5.14)
Две линзы можно заменить одной, однако в этом случае усложняется устранение аберрации системы.
Рис. 5.4. Изменение контрастности интерференционных полос в интерферометре радиального сдвига с большим источником [14]
Контролируемый '-г) волновой франт і і і
¦ If
і Волновые срронты \ с радиальным сдвигом
Контролируемо/и 4^, волновой фронт
волновые фронты ; раЗиальным сдвигом\
Рис. 5.5. Интерферометр радиального сдвига Брауиа
Рис. 5.6. Интерферометр радиального сдвига Харихараиа и Сена
1,22Рис. 5.7. Использование телескопической сис- Рис. 5.8. Циклический интерферометр ради-темы в интерферометре Маха — Цендера для ального сдвига с коллимированным ходом получения радиального сдвига лучей
Видимость картины равна единице, если оба пучка имеют одинаковую энергетическую освещенность. Поскольку они расширяются неодинаково, то это возможно, если коэффициенты отражения (52) и пропускания (Sr) светоделителя удовлетворяют условию
31 /V= (Л/Л)2- (5.15)
Харихаран и Сен [17] успешно использовали такой интерферометр для контроля микрообъектов.
Мерти [21] предложил ряд устройств для получения радиального сдвига. B одном из них, основанном на интерферометре Маха — Цендера, используются телескопические системы 5] и S2 (рис. 5.7). Эффективный радиальный сдвиг F определяется выражением 1 /Al2, где M — увеличение каждой из телескопических систем.
Другая система (рис. 5.8) является циклическим интерферометром и напоминает интерферометр Харихарана и Сена, но в ней = /' использован параллельный ход лу- 2в\ HL=MsiiB х«ей.
Большой интерес и практическое \
значение представляет устройство [21], основанное на сужении и рас-
ширении ЧИСЛОВОЙ апертуры ПОЛу- ''A = SUiS
sin t
сферической линзой (рис. 5.9). Ис- 2В\ 4 * rzt^ пользуя этот принцип, Мерти на ос- Ji^ j У ^ нове циклической конфигурации разработал интерферометры, изобра- Рис. 5.9. Увеличение и уменьшение чис-„•-„„„„ ня П1|Г KIO TI cI 11 TTmv ловой апертуры (ЧА) с помощью полуженные на рис. О.IU И O.I I. ПОЛ}- сферической линзы
123A онтрс/іируемйпі
Нал Hd 8 U <1 CjJP О H-Tl
Волнивг,/е фронты с радиальным сдвигам
Рис. 5.10. Циклический интерферометр радиального сдвига Мерти
Рис. 5.11. Интерферометр радиального сдвига Мерти «жесткой» конструкции:
1 — контролируемый волновой фронт: 2 — металлическое покрытие; 3 — полусферическое углубление; 4 — светоделитель; 5, 6 — волновые фронты с радиальным сдвигом
сферическое углубление во втором приборе оставляют пустым или заполняют маслом для получения радиального сдвига нужной величины. Брикгдаль описал [7, 8] некоторые нетрадиционные типы интерферометров радиального сдвига со ступенчато-прерывными волновыми фронтами.
5.2.2. Интерферометры радиального сдвига с двойным прохождением лучей
Схема такого устройства приведена на рис. 5.12. Вспомним,, что в интерферометрах с однократным прохождением лучей (см. рис. 5.2) образуются две интерференционные картины одна — светом, проходящим через прибор, другая — светом, отраженным от него. Если бы отраженная интерференционная картина присутствовала и в интерферометре с двойным прохождением пучков,, то вид в иоле зрения был бы предельно сложным вследствие взаимодействия четырех лучей вместо двух. Эту проблему можно устранить, если два сдвинутых когерентных волновых фронта, освещающие контролируемую систему, после первого прохожде-