Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
Mt Mz Ji
Рис. 6.13. Интерферометр Фабри — Перо для определения дефектов поверхности зеркал М\ и M2. Устройство освещеио параллельным пучком света. Погрешности проявляются в изменении величины светопропускания. Зеркало Mi смонтировано на пьезоэлектрическом материале (PZ) для возможности выбора необходимой величины светопропускания.
156 a) ff)
Рис. 6.14. Определение дефектов поверхности зеркал в интерферометре Фабри — Перо:
а — эталонная (идеальная) кривая пропускания Эйри с калиброванными осями; б — кривая пропускания вдоль конкретного диаметра интерферометра Фабри — Перо для случая, когда пропускание or небольшого центрального опорного участка составляет (за счет использования PZ) точно 1/2 максимальной величины
рованни Одним из зеркал (рис. 6.14). Половина ширины «идеальной» кривой Эйри
рр'= 2п INr^XI(Wr). (6.11)
Абсцисса кривой (рис. 6.14, а) является линейной функцией фазы, а резкость N определяется либо путем измерений кривой Эйри, полученной с центрального эталонного участка, либо из отражающего покрытия (рис. 6.15). В этом случае любое изменение пропускания AQ или BR, соответствующее изменению оптического хода pq или рг соответственно, может быть непосредственно преобразовано в доли длины волны с помощыо уравнения (6.11). Точность метода зависит от минимальной величины детектированного сигнала, такого, как pq, который контролируется изгибом кривой Эйри [78]. Эта точность ограничена шумом, характерным для фотодетектирования. Тем не менее при использовании достаточно качественных осциллографа и фотодетектора и при отражающей резкости Nr интерферометра около 100 (коэффициент отражения —97%), может быть получена точность А/1000 и выше.
В заключение упомянем еще об одном преимуществе интерферометра Фабри — Перо. До сих пор мы обсуждали проблемы определения положения и значения местных погрешностей поверхности, однако очень часто при проведении оптического контроля пас интересует общее среднее качество %1т всей поверхности. Для этого из эталонной и контролируемой пластин образуют интерферометр Фабри — Перо с известной идеальной отражательной резкостью и сравнивают ее с экспериментальной резкостью, полученной с помощью интерферометра. На рис. 6.15 и 6.16 представлены два набора кривых зависимости эффективной резкости от отражательной способности поверхности: первый — для чистой остаточной сферической кривизны, второй — для гауссова произвольного отклонения от идеальной плоскостности. Эти кривые были вычислены Ройчауд-хурн [85] с использованием результатов анализа Шаббала [28]. Их
157 Рис. 6.15. Зависимость эффективной поверхностной резкости N от коэффициента отражения P в интерферометре Фабри — Перо для зеркал с остаточной сферичностью. Представлены четыре кривые с различными значениями погрешностей
Рис. 6.16. Зависимость эффективной поверхностной резкости N от коэффициента отражения R в интерферометре Фабри — Перо для зеркал с дефектами гауссовского типа
полезность иллюстрируется следующим простым примером. Предположим, что эталонная н контролируемая плоскости с коэффициентами отражения 88% дают идеальную резкость отраженных луче!!, близкую к 155, а экспериментальная резкость равна, скажем, 80. Тогда из анализа кривых на рис. 6.15 и 6.16 можно заключить, «то если контролируемая поверхность имеет только сферическую погрешность, то среднее отклонение от плоскостности немного ниже Л/200. Если же погрешности имеют гауссову природу (классическую или в сочетании с регулярными погрешностями), среднее отклонение, несомненно, должно быть менее Л/400. Чтобы точнее распознать н охарактеризовать отклонение поверхности, следует использовать максимальное пропускание [28, 51, 53] или расширенные полосы Фабри — Перо [13, 49].
6.7. ПОЛОСЫ IOJIЛ И (КОГО В ИНТЕРФЕРОМЕТРЕ ФАБРИ — ПЕРО
Пели две плоские, параллельные поверхности с высокой отражательной способностью освещены точечным источником, на любом расстоянии от них можно наблюдать характерный ряд сложных кольцеобразных полос с уменьшающимися вторичными максимумами. Толанский [103, 107] впервые обнаружил и использовал их для изучения тонких кристаллических пластин, поэтому эти нелокали-зованные многолучевые полосы называют полосами Толанского. Pix применяют при контроле местных погрешностей поверхности.. Для повышения эффективности метода зеркала интерферометра должны находиться достаточно близко друг к другу. Наблюдения могут производиться без использования микроскопа путем перекрывания полос удаленным экраном (рис. 6.17). Толанский провел упрощенный анализ метода [108]. Угловые размеры диаметров полос можно приблизительно приравнять 20„, где Ori определяется формулой Фабри — Перо
Подробное вычисление характеристик полос представлено в рабо-
Полосы Толанского нашли полезное применение для быстрой настройки лазерных резонаторов [12] и интерферометров Фабри — Перо [40, 85]. Если при этом используются полосы в проходящем свете, вторичные максимумы должны быть точно концентричными-первичным (рис. 6.18, а); когда они пересекают их, в поле зрения, наблюдается явно выраженный остаточный наклон (рис. 6.18, б). Если же применяются полосы в отраженном свете, когда слабые вторичные темные полосы почти не видны, интерференционную' картину следует сделать концентрической с осью конуса полос или освещающего точечного источника.
