Метод фазосдвигающей интерферометрии

Описание прибора лазерного интерферометра Физо с фазовой разверткой

В работе использовалась установка на основе фазосдвигающего лазерного интерферометра Физо фирмы Zygo. Ее ключевые элементы представлены на схеме, приведенной на Рис. 3.1. Прибор отображает, измеряет и обеспечивает структурный поверхностный анализ, не контактируя с исследуемой поверхностью.

He-Ne лазер является источником когерентного излучения для проведения интерферометрических измерений. Используется непрерывный одномодовый ТЕМоо лазер с круговой поляризацией излучения, мощностью до 1 мВт. Включение и выключение лазера производится клавишным выключателем на гранитной плите интерферометра.

Луч He-Ne лазера с помощью коллиматора на базе линз и полупрозрачного зеркала преобразуется в параллельный пучок света, проходящий через опорную пластину и возвратное зеркало, их плоские грани обращенны друг к другу, установлены параллельно и обеспечивают условия интерференции отраженных от них волн. Изображение интерференционной картины с помощью линзы коллиматора (4) и объектива формируется на экране, который представляет собой шлифованную поверхность оптического стекла и позволяет регистрацию проецируемого изображения с обратной стороны посредством цифровой видеокамеры, сопряженной с компьютером. Пластина экрана выполнена в форме плоского диска и установлена на валу двигателя, приводящего ее во вращение, для усреднения во времени получаемой картины и повышения качества интерферограмм.

Для опорной пластины и возвратного зеркала характерна небольшая клиновидность, обеспечивающая выведение из интерференционных процессов нежелательного влияния нерабочих поверхностей. В пространстве между опорными пластинами располагается исследуемый образец с целью выявления вносимых им искажений плоского волнового фронта. Образец крепится на держателе, позволяющем производить регулировку наклона образца в двух взимноперпендикулярных направлениях. Образец представляет собой пластину с полированными плоскопараллельными гранями.

Опорная пластина интерферометра Физо установлена на пьезоэлектрическом актюаторе, с его помощью можно производить управляемые микроперемещения опорной пластины для выполнения фазовой развертки, в ходе которой специальная компьютерная программа выполняет анализ цифровых изображений интерферограмм, непрерывно регистрируемых видеокамерой. Построение реального профиля поверхности исследуемого образца производится на основе измерения в каждой точке контролируемой детали разности фаз отраженного излучения с использованием метода фазовой развертки, получаемой управляемым пьезоэлектрическим смещением базовой плоскости интерферометра.

Рис. 3.1. Принципиальная схема лазерного интерферометра Физо.

1- He-Ne лазер; 2,4- линзы коллиматора, 3- светоделительная пластина (полупрозрачное зеркало); 5- опорная пластина; 6- исследуемый образец; 7- возвратное зеркало; 8- пьезодвигатель; 9- держатель образца; 10- объектив; 11- экран; 12- двигатель; 13- цифровая видеокамера; 14- компьютер с монитором.