Бесконтактное устройство для определения оптической длины между двумя полупрозрачными параллельными поверхностями

Союз Советскив Сецщалактычески к Реееублнк(5 ЦМ. К . 6 01 В 11/00 Государственный комитет ССС Р ио делам изобретений и открытий(0888) Дата опубликования описания 150780(54) БЕСКОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯОПТИЧЕСКОИ ДЛИНЫ МЕЖДУ ДВУМЯ ПОЛУПРОЗРАЧНЫМИПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при определении оптической длины между двумя полупрозрачными параллельными поверхностями, например, для измерения оптиче кой 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 ин" терФерометр Майкельсона с кулачковым прводным механизмом, осуществляющим перемещение одного иэ зеркал интерФерометра, измеритель перемещения зеркала. За интерферометром на пути светового излучения расположен Фотоэлектрический приемник, выполненный в виде детектора Голея, к выходу которого подключен первый вход индика-., тора (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 осциллограФа 11 .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 21 .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 устанбвлены пластины, замечают на экране прохождение интерференционных полос. Угловое расстояние между соседними полосами отсчитывается по угломеру, и искомаяоптическая длина определяется по формуле: 2 ЧОБя СО 5 1 - СО 5 1 Н-р 7где д - оптическая длина, см,Ч - волновое число облучающегоизлучения, сме - число интерференционных полос, появившихся при поворо 3те пластины от угла 1 к до1 кТочность измерений, проводимых спомощью данного устройства, определяется точностью угломерного инструмента, величиной расходимости луча ишириной линии облучения,Недостатками этого устройства являются невысокая точность измерения(абсолютная погрешность 0,2 мкм, относительная 2 Ъ) и узкий диапазон из-змеряемых оптических длин (от 10 смдо величины, определяемой поперечнымразмером 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 вфокусе этой линзы, фотоэлектрическийприемник и индикатор, а источник оптического излучения выполнен с возможностью перестройки по волновымчислам,На чертеже изображена принципиальная схема бесконтактного устройствадля определения оптической длинымежду двумя полупрозрачными параллельными поверхностями,Устройство содержит источник 1оптического излучения, выполненный,например, в виде перестраиваемогоСО -лазера с диапазоном перестройкиот 920 до 1100 см ", 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,индикатор б, представляющий собой,например, осциллограф С 1-72.Работает описываемое устройствоследующим образом,Анализируемые поверхности 7, представляющие собой, например, пластиныинтерферометра Фабри-Перо, облучаютоптическим излучением, прошедшим через коллиматор 2 от источника 1 излучения. После анализируемых поверхностей 7 излучение проходит черезлинзу 3, круглую диафрагму 4, расположенную в, фокальной плоскости линзыв центре интерференционной картины, и попадает на чувствительную площадку фотоэлектрического приемника 5. 1 .ГР Р -12 дЧоьАзг ЧР интервал перестройки волновых чисел, см фширина линии облучения, см -;коэффициент отражения анализируемых поверхностей,16 Ч25где ьЧ Произведенный сравнительный технико-зкономический 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 из меряемых оптических длин в 5 разбольше, 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 опти ческого излучения и коллиматор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности и расширения диапазона определяемых оптическихдлин, оно содержит последовательно о расположенные по ходу светового излучения за коллиматором линзу, круглую диафрагму, установленную в Фокусе этой линзы, фотоэлектрическийприемник и индикатор, а источник оптического излучения выполнен с возПерестраивая волновые числа используемого излучения по анализатору(на чертеже не показан), входящемув состав источника 1 оптического излучения - лазера, фиксируют их значения, соответствующие появлению максимумов на индикаторе б,При этом искомую оптическую длинуопределяют по Формуле:12 (Ча" - Ч ")4.+ лгде 0 - оптическая длина,см;так глакЧ и Ч,- волновые числа, со 15ответствующие максимумам интерференционной картины -го и(+4)-го порядков,см-,Щ Диапазон определяемых оптическихдлин данного устройства определяетсянеравенством:748128 2. Сустин П.Е. и др. Измерение малых расстояний между двумя плоско. параллельными полупрозрачными пластинами, "Приборы и технические эксперименты", 1969, Р 2, с, 188-189 (прототип). Составитель Л. Лобзова Редактор Г. Мозжечкова Техред , Л, Теслюк Корректор ,1 О. МакаренкТираж 801 ЦНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушаказ 4219/26 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 можностью перестройки по волновыччислам.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ВеликобританииМ 1337274, кл. С 01 В 19/04, 1973. Подписноемитета СССРткрытийя наб., д. 4