Бесконтактный интерферометр Советский патент 1980 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано, в частности, для измеренияплоскостности и клиновидности. Известен контактный интерферомет содержащий источник излyчeния прямо угольную призму и Отсчетное устройство. Контролируемая деталь шлифованной поверхностью располагается непосредственно на гипотезной грани прямоугольной призмы 1. Наиболее близким устройством к предлагаемому по своей техни еской сущности и достигаемому результату является бесконтактный интерферомет содержащий последовательно расположенные источник излучения, коллимационный объектив, усеченную призму, отражающее зеркало и отсчетное устройство - зрительную трубу 2J . Известный интерферометр предназн чен для контроля плоскостности поверхностей деталей после механической об ра бо тк и. Недостатком известных интерферометров является то, что с их помощью невозможно производить контроль плос костности тонких прозрачных линейных тел, так как при этом в поле зрения одновременно хорсшо различимы две интерференционные картины от противоположных поверхностей контролируемой детали и практически трудно определить КС1КОЙ поверхности прина.цлежнт та или другая интерференционная картина . Целью изобретения является обеспечение возможности контроля плоскостности тонких прозрачных линейных /хеталей. Это достигается тем, что призма выполнена так, что углы между боковыми и светоделительной гранями призмы удовлетворяют условию .й/ arc 5tn tt -j Y где n - показатель преломления материала призмы. Кроме того, с целью повышения производительности контроля, интерферометр снабжен микрообъективом, матовой стеклянной пластинкой, выполненной с возможностью вращения относительно оптической оси интерферометра, щелью, полупрозрачным и плоским зеркалами, последовательно расположенными между

источником излучения и коллимационным объективом, а также объективом и сферичесжим зеркалом, расположенными последовательно на оси, перпендикулярной к плоскости усеченной вершины призмы. С целью расширения спектрального диапазона при контроле в качестве отсчетного устройства использу ют видикон.

На чертеже изображена оптическая схема предлагаемого интерферометра.

Интерферометр содержит последовательно расположенные источник 1 излучения, микрообъектив 2, вращающуюся матовую стеклянную пластинку 3, щель 4, полупрозрачное зеркало 5, сферическое зеркало б, плоское зеркало 7, колимационный объектив 8 и усеченную призму 9, объектив 10, последовательно расположенные зеркало И, матовый экран 12, объектив 13, отсчетное устройство 14 - видикон, телевизионный экран 15. Сферическое зеркало 6 и объектив 10 расположены последовательно на оси, перпендикулярной к плоскости усеченной вершины призмы 9.

Интерферометр работает следующим образом.

Для настройки интерферометра на контроль плоскостности перемещают зеркала 5 и 11 в положение 1, а из;лучение от источника 1 фокусируется микрообъективс 2 в плоскости матовой стеклянной пластинки 3, вращающейся со скоростью 3000 об/мин и служащей для улучшения пространственной однородности светового поля. Далее излучение проходит щель 4, отражается зеркалом 7, коллимируется объективом 8 , падает перпендикулярно на боковую грань усеченной призмы 9 и проходит до светоделительной (гипотенузной) грани. При этом часть излучения попадает на поверхность детали 16, отражается от нее и возврщается в призму, интерферируя с .плоской опорной волной, сформированной лучами., отраженными от светоделительной грани призмы, Светоделительная грань является одновременно плоскостью сравнения. Далее излучение, несущее инфор«1ацию о качестве поверхности, отражается зеркалом 11 и направляется для преобразования в отсчетном устройстве 14 (видиконе).

При перемещении зеркгш 5 и 11 в положение ТГ измеряют клиновидноеть детали 16 без изменения ее положени относительно элеметнов интерферометра. Излучение источника 1 отражается от полупрозрачного з. 5, коллимируется объективом 10, последовательно отражается, от двух параллельных плоскостей призмы 9 и от противоположных поверхностей контролируемой детали 16, проходит объектив 1 и полупрозрачное зерсало 5 в обратном ход1 1 направляется сферическим

зеркалом б также для преобразования в видиконе.

Далее излучение, несущее информацию о поверхности, попадает на матовый экран 12, затем фокусируется объективом 13 в плоскости сигнальной пластины отсчетного устройства 14 (видикона) и рассматривается на телевизионном экране 15,,

О плоскостности контролируемой поверхности судят по виду интерференционных полос на телевизионном экран 15 и по числу интерференционных поло на единице длины в выбранном масштабе.

При наличии клиновидноети на экране 15 наблюдается три световых штриха. Один центральный яркий штрих получается от совмещения двух бликов, отраженных от параллельных межДу собой поверхностей призмы 9. Перед началом измерений этот штрих совмещается с центральным бисектором на экране 15. Клиновидность измеряют по шкале на телевизионном экране, проградуированной в угловой мере.

Для получения благоприятного цветового контраста, рассматриваемых на телевизионном экране штрихов, применяют масочные светофильтры (не показаны) .

Применение равнобедренной усеченной призмы с углами между боковыми гранями и светоделительной гранью, удовлетворяющими условию arc sin- , где п - показатель преломления материала призмы, позволяет наблюдать интерференционную картину только от плоскости, обращенной к светоделительной грани призмы при контроле плоскостности тонких прозрачных линейных тел, а также позволяет производить одновременный контроль плоскостности и клиновидное ти тонких прозрачных линейных тел При снабжении прибора дополнительными элементами (объективом, полупрозрачным зеркалом, сферическим зеркалом и щелью) достигается еокращение чиела перестановок и настроек в процессе контроля.

Преобразование излучения на выходе в видимый спектр всегда обеспечивает оптимальный контраст наблюдаемой интерференционной картины, независимо от условий внешней освещенности.

Изобретение может на:йти широкое применение в электронной промышленноти при изготовлении полупроводниковых, кварцевых и стеклянных пластин, используемых в качестве подложек, фотошаблонов и других элеметнов.

Формула изобретения

1. Бесконтактный интерферометр, содержащий последовательно расположенные источник излучения, коллимационный объектив, усеченную призму и отсчетное устройство, отличающийся тем, что, с целью возможности контрюля плоскостности тонких прозрачных линейных деталей, призма выполнена так, что углы между боковыми и светоделительной гранями призмы удовлетворяют условию

ЗГ

.-jarc 5l-h.-tL t

где n - показатель преломления материала приз1 и.

2. Интерферометр по п.1, о т л ич юшийс я тем, что, с целью повышения производительности контроля, он снабжен микрообъективом, матовой стеклянной пластинкой, выполненной с возможностью вращения относительно оптической оси интерферометра, щелью, полупрозрачным и плоским зеркалами, последовательно расположенными между иаточником излучения и коллимационным объективом, а также объективом и сферическим зеркалом, расположенными последовательно на оси, перпендикулярной к плоскости усеченной вершины призкы,

3, Интерферометр по пп.1 и 2, отличающийся тем, что, с целью расширения спектрального диапазона при контроле, в качестве отсчетного устройства используют видикон,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

1.Проблемы голографии. Межвузовгский сборник научных трудов, вып,У1, М., 1975, с. 78-85..

2.Патент Японии 29915, кл. 106 F 64, сер. У1, 1968 (прототип).