Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
Hi Ф две спекл-структуры, полученные при двух разных углах падения, как показано на рис. 44, а.
ф
F
а)
Рис. 44. Спекл-структура шероховатой поверхности:
а — схема регистрации; б — схема наблюдения корреляционной картины спекл-структур; Ф — фотопластинка; S — поверхность; d — расстояние от фотопластинки до поверхности; O — угол освещения; Л 6 — изменение угла освещения; О — объектив; F — фокальная плоскость
В результате на пластинке Ф получают две спекл-структуры, сдвинутые одна относительно другой. Изменение угла падения освещающего пучка не вызывает нарушения корреляции между спекл-структурами. Если изменение угла достаточно мало, то результатом оказывается простое смещение Xo спекл-структуры: xo=d cos ВДВ. где расстояние от диффузной поверхности S до фотопластинки Ф, а 6— угол падения лазерного луча на поверхность 5.
Если при заданном угле падения 8 его изменение А8 достаточно велико, смещение картины спеклов будет сопровождаться изменением ее микроструктуры, которое обусловлено именно шероховатостью поверхности S. После проявления фотопластинки Ф негатив наблюдают в параллельном пучке света, пользуясь схемой, показанной на рис. 44, б. В фокальной плоскости объектива О будут наблюдаться прямолинейные параллельные полосы, угловое расстояние между которыми равно Х/хо, где к — длина волны источника света. Контраст о) полос зависит от шероховатости поверхности и определяется выражением
где о — среднее квадратичное отклонение, характеризующее шероховатость поверхности. Таким образом, измерив контраст со интерференционных полос, можно найти величину a. Ha практике погрешность измерения о равна
Метод позволяет определять шероховатость в большом интервале значений о, начиная с шероховатости хорошо
8%.
112 полированных поверхностей (o=0J мкм) и кончая практически необработанными изделиями (6=30-^60 мкм); метод пригоден также для исследования диффузных диэлектрических поверхностей.
6. Контроль остаточных напряжений в покрытиях
В технологии изготовления оптических приборов широко используются различные виды покрытий. Это — защитные, антикоррозионные пленки; поляризационные, просветляющие и отражающие покрытия. Некоторые виды покрытий непосредственно являются оптическими приборами, например, дифракционные решетки с нанесенными оптическим способом штрихами. В процессе изготовления таких оптических элементов в материале пленки возникают значительные напряжения, сильно влияющие на прочностные свойства изделий. Поэтому во всех технологических операциях предусматривают контроль остаточных напряжений.
Известно, что при быстром и неравномерном нагреве тонкие листы бумаги или металла скручиваются. Такая искривленная форма часто остается и после остывания предметов. Это результат действия внутренних силовых факторов, называемых напряжениями. Если напряжения не исчезают после устранения, вызвавшего их воздействия, то тогда они называются остаточными напряжениями. Остаточные напряжения характеризуют запасенную материалом упругую энергию, а тело ведет себя подобно растянутой пружине, закрепленной с обоих концов. Внешне пружина находится в покое, но если ее разрезать, то обе части резко сократятся, принимая при этом первоначальные форму и размеры.
В технике эффект остаточных напряжений используют для улучшения прочностных свойств изделий. Например, протянутая через фильеры проволока выдерживает большую нагрузку, так как в ее поверхностных слоях созданы сжимаФщие остаточные напряжения, увеличивающие сопротивление растяжению.
Но существует целый класс технологических задач, в которых наоборот стараются уменьшить уровень остаточных напряжений, создать специальные условия для исключения возможности их возникновения. Так, при изготовлении зеркал астрономических телескопов большого диаметра стеклянная подложка с отражающими покрытиями мед-
113 ленно остывает до комнатной температуры в течение нескольких месяцев под непрерывным контролем автоматики и операторов. Даже незначительные остаточные напряжения могут привести к искривлению поверхности зеркала, что в дальнейшем вызовет появление искажений. Большие же напряжения могут разрушить подложку и всю конструкцию зеркала. Вот почему контроль остаточных напряжений является актуальной и важной задачей при разработке технологий таких процессов: как литье под давлением, нанесение защитных и оптических покрытий, шлифование, резание и любая механическая обработка изделий, приводящая к их неравномерному разогреву.
В настоящем параграфе рассматриваются методы контроля остаточных напряжений в покрытиях, нанесенных на подложку из различных материалов. Особенностью таких соединений является то, что при любом способе нанесения покрытия система пленка-подложка находится в механически напряженном состоянии, поскольку основными компонентами остаточных напряжений при нанесении пленок являются температурные напряжения, обусловленные отличием коэффициентов температурного расширения материалов пленки и подложки, а также структурные напряжения, вызванные различного рода дефектами. Даже в достаточно тонких пленках, толщиной 0,1 — 1 мкм, остаточные напряжения могут достигать предела прочности материалов, составляющих систему, превышение которого приводит к ее разрушению.
