Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
1.1.1. Размеры источника света
Рассмотрим влияние размеров источника света на точность интерпретации полос Ньютона. Разность оптического хода лучей в воздушном зазоре толщиной t [см. уравнение (1.9)] может быть для малых значений 0 аппроксимирована к виду
OPD = 21 cos 0^2/-/02. (1.10)
В интерферометре Ньютона определяем изменение толщины зазора і, и, следовательно, для уменьшения влияния 0 мы должны иметь
t.V- <?Х, (1.11)
где k характеризует требуемую точность измерений. Для того чтобы контраст полос был достаточно хорошим, необходимо выполнить условие
*62<л/4. (1.12)
Хотя величина і колеблется для различных поверхностен, ее максимальное значение обычно не превышает нескольких л. Задав t = 6л, получим простое условие хорошей видимости полос O2 ^ 1/24 или GsCl0,2, всегда выполняемое в интерферометре Ньютона. Предположим, что требуется обеспечить точность контроля Xj20. Назначая с учетом сказанного выше
^ Q2 < л/20 или 20 <0,2, (1.13)
автоматически обеспечиваем возникновение высококоитрастпых полос.
Из сказанного понятно, что угол освещения в интерферометре не должен превышать 0.2 рад, или 12°, и, следовательно, в большинстве установок можно использовать протяженные источники монохроматического света без коллимнрующих линз. На практике интерференционные полосы обычно наблюдают и фотографируют с расстояния, приблизительно в 5 раз большего диаметров контактирующих плоскостей. Для повышения точности контроля это расстояние может быть увеличено.
1.1.2. Источники света
Перечислим некоторые монохроматические источники света, которые могут применяться в интерферометре Ньютона. Прежде всего это натриевая лампа, не требующая дополнительного фильтра, ртут-
18 ная лампа низкого давления с колбой, поглощающей ультрафиолетовые лучи, и гелиевая разрядная лампа в виде зигзагообразной трубки из матового светорассеивающего стекла. В табл. 1.2 представлены различные длины волн, используемые в перечисленных и других аналогичных источниках.
1.2. Длины волн излучения различных типов ламп, используемых в качестве источников света в интерферометрах Ныогона
Тип лампы /., HM Примечание
1. С парами натрия 589 Длина волны является средней для спектрального дублета 5«9 и 590 им. Время прогрева около 10 мча
2 P гут її ля, с парами низ- 5-19 Из-за присутствия и излучении
кого давления других длин волн кар-. ип\ следует рассматривать через зеленый фильтр
3. Гелиевая, разрядная. 588 Картину следует рассматривать
низкого давления через желтый фильтр. Время на про-
грев не требуется
4. С парами таллия 535 Характеристики близки к характеристикам лампы № 1. Время прогрева около 10 мин
5. На парах кадмия 644 Следует использовать с красным фильтром. Время прогрева около 10 миц
1.1.3. Материалы для эталонов оптических плоскостей
Эталоны оптических плоскостей обычно изготовляют из стекла, плавленого кварца или из недавно полученных материалов с нулевым коэффициентом расширения — «Кервит» и «Уле-гласс». Небольшие эталоны диаметром до 50 мм делают из стекла; при работе с ними достаточно быстро достигают равномерного распределения температуры. Оптические плоскости больших размеров предпочитают выполнять на эталонах из плавленого кварца или материалов с нулевым коэффициентом расширения. В табл. 1.3 представлена соответствующая информация о таких материалах.
1.3. Типы и характеристики материалов, используемых при изготовлении плоских эталонных стекол
.Материал Коэффициент Л HHPli ного расширения, 10-7/сС Примечание
1. ВК7, BSC 75- SO Боросиликатные стек та. получа-
емые C BbICUKOII степенью одпород-
HOCTH
19- Продолжение табл. 1.3.
Коэффициент
линейного Примечание
Материал расширения, IO-7/0C
2. Пайрекс 25—30 Боросиликатное стекло с высоким
содержанием кремнезема. Существуют различные фирменные названия этого типа материала, весьма удобного для изготовления оптических плоскостей и пробных стекол
3. Плавленый кремнезем 6 Является лучшим материалом для
или кварц изготовления оптических компонен-
тов. Имеется несколько сортов материала, различающихся степенью однородности
4. Кервит, зеродур 0—1 Эти и аналогичные материалы практически имеют нулевой коэффициент расширения при обычной температуре окружающей среды
5. Плавленый кремнезем 0—1 Состоит из смеси кремнезема с
ULE 7% двуокиси титана
1.1.4. Методика определения максимальной погрешности
Обычно оптические поверхности изготовляют с точностью Th — л/100. Визуальным наблюдением на интерферометре Ньютона можно определить максимальные погрешности примерно до л/'Ю. На рис. 1.11 показана типичная интерферограмма, соответствующая погрешности л/20. Верхняя пластина при этом слегка наклонена, чтобы получить почти прямые полосы. Центральная полоса сравнивается с прямой линией эталонной решетки, помещаемой в прибор и позволяющей оценить крнволпнейность полос k и расстояние между ними d. Максимальная погрешность Nm формы поверхности в этом
случае будет
JVm = (A/rf)(X/2). (1.14)
На рис. 1.11 к = 2,Ъ мм, d —
