Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при определении оптической длины между двумя полупрозрачными параллельными поверхностями, например, для измерения оптической толщины интерферометра ФабриПеро. Известно устройство для бесконтактного определения оптической длины (произведения расстояния на показатель преломления среды) полупрозрачных полос и лент, основанное на методе сравнения оптических длин двухплеч интерферометра Майкельсона и содержащее источник светового излучения (например, ртутная лампа), расположенный за ним двухлучевой интерферометр Майкельсона с кулачковым пр эодным механизмом, осуществлякяцим перемещение одного из зеркал интерфе рометра, измеритель перемещения зеркала. За интерферометром на пути све тового излучения расположен фотоэлектрический приемник, выполненный в виде детектора Голея, к выходу которого подключен первый вход индикатора (например, вертикальные отклоняющие пластины осциллографа). --Ко второму входу индикатора (горизонтальным отклоняющим пластинам осциллографа) подключен выход измерителя перемещения зеркала. При этом толщина измеряемой ленты определяется по горизонтальной шкале осци.плографа i . Недостатком данного устройства является малая точность измерений (абсолютная погрешность.составляет 25 мкм). Наиболее близким по своей технической сущности к данному изобретению .является устройство для измерения малых оптических длин между двумя полупрозрачными параллельными пластинами, содержащее последовательно расположенные источник оптического излучения и коллиматор 2 . Анализируемые поверхности устанавливаются за коллиматором на угломерном инструменте (например, угломере теодолита). Луч от источника оптического излучения, падая на анализируемые пластины, отражается на неподвижный экран. Поворачивая подвижный диск угломера, на котором установлены пластины, замечают на -экране прохождение интерференционных полос. Угловое расстояние между соседними полосами отсчитывается по угломеру, и искомая оптическая длина определяется по формуле :
J m , V
d
i(t)
2V
ОБП COS i COS H-ff,
где . d
- оптическая длина, см,
V,
pgj, - волновое число облучающего
излучения, m - число интерференционных полос, появившихся при повороте пластины от угла
ДО
; I
К-гг.
Точность измерений, проводимых с помощью данного устройства, определяется точностью угломерного инструмента, величиной расходимости луча и шириной линии облучения.
Недостатками этого устройства являются невысокая точность измерения (абсолютная погрешность 0,2 мкм, относительная 2%) и узкий диапазон измеряемых оптических длин (от до величины, определяемой поперечным размером анализируемых поверхностей, например 2 см).
Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона определяемых оптических длин.
Поставленная цель достигается тем что устройство содержит последовательно расположенные по ходу светового излучения за коллиматором линзу, круглую диафрагму, установленную в фокусе этой линзы, фотоэлектрический приемник и индикатор, а источник оптического излучения выполнен с возможностью перестройки по волновьм числам.
На чертеже изображена принципиальная схема бесконтактного устройства для определения оптической длины между двумя.полупрозрачными параллельными поверхностями.
Устройство содержит источник 1 оптического излучения, выполненный, например, в виде перестраиваемого СО -лазера с диапа оном перестройки от 920 до 1100 , коллиматор 2, линзу 3, круглую диафрагму 4, расположенную в фокальной плоскости линзы 3 в центре интерференционной картины, фотоэлектрический приемник 5, выполненный, например, в виде пироэлектрического приемника типа МГ-30, индикатор б, представляющий собой, например, осциллограф С1-72.
Работает описываемое устройство опедующим образом.
Анализируемые поверхности 7, представляющие собой, например, пластины интерферометра Фабри-Перо, облучают оптическим излучением, прошедшим через коллиматор 2 от источника 1 излучения. После анализируемых поверхностей 7 излучение проходит через л-инзу 3, круглую диафрагму 4, расположенную в,фокальной плоскости линзы в центре интерференционной картины
и попадает на чувствительную площгщку фотоэлектрического приемника 5.
Перестраивая волновые числа используемого излучения по анализатору (на чертеже не показан), входящему в состав источника 1 оптического излучения - лазера, фиксируют их значения, соответствующие появлению максимумов на индикаторе 6.
При этом искомую оптическую длину определяют по формуле:
1
2( -
4+1 d - оптическая длина,см;
где
vr и V.
волновые числа, соi4
ответствующие максимумам интерференционной картины i-го и (i+1)-ro порядков, . Диапазон определяемых оптических
длин данного устройства определяется
неравенством:
1 - R - 1
J uV
d
24УоБА зг
где - интервал перестройки волновых чисел, ширина линии облучения,
см ,
. R - коэффициент отражения анализируемых поверхностей.
Произведенный сравнительный технико-экономический анализ описываемого устройства показывает, что точность измерений предлагаемым устройством повышается в 600 раз при рабо,те в видимой области спектра и 40 раз в инфракрасной области.
При этом динамический диапазон измеряемых оптических длин в 5 раз больше, чем прототипа.
Кроме того, проведение измерений описываемым устройством более удобно, так как не требуется поворота анализируемых поверхностей.
Формула изобретения
Бесконтактное устройство для определения оптической длины между двумя полупрозрачными параллельными поверхностями, содержащее последовательно расположенные источник оптического излучения и коллиматор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона определяемых оптических длин, оно содержит последовательно
д расположенные по ходу светового излучения за коллиматором линзу, круглую диафрагму, установленную в фокусе этой линзы, фотоэлектрический приемник и индикатор, а источник оптического излучения выполнен с возможностью перестройки по волновым числам.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
i. Патент Великобритании 1337274, кл, G 01 В 19/04, 1973.2. Сустин П.Е. и др. Измерение малых расстояний между двумя плоскопараллельными полупрозрачными пласTHHaNiH. Приборы и технические эксперименты, 1969, Р 2, с. 188-189 (прототип).
