Интерферометр для линейных измерений

(71) Заявнтед ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ЛИНЕЙНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Волластона, Глана-фуко, сложного объектива, четвертьволновой фазовой пластины.Наиболее близкии к предлагаемому по технической сущности является инФ терферометр для линейных измерений, содержащий источник света, разделительную пластину, делящую световой поток на две ветви, диафрагиу и установочную базу, расположенные в одной из ветвей, измерительный пьезо керамический элеиент с опорным зеркалом, расположенный в другой ветви, и фоточувствительное устройство с фазовым детектором.Измерительный пьеэокерамический элеиент обеспечивает модуляцию опорного зеркала и отраженного светового потока гармоническими колебаниями под действием прилегаемого к нему от генератора синусоидального напряжения и измерительное компенсационное смещение от действия постояннойЕ составляющей прилагаемого напряжеИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может бытьиспользовано для линейных измерений,в частности для измерений ступенчатых иер толщин покрытий.5Известен интерферометр повышенной чувствительности, поляризационный по схеме Дайсона, содержащий ис.точник света, поляризатор, призмуВолластона, объектив, установочнуюбазу, четвертьволновую фаэовую пластину, компенсатор, анализатор (призма Глана-Фуко) и фоточувствительноеустройство 1 ,Недостаток интерферометра состоит в.недостаточной устойчивости интерференции обыкновенного и необыкновенного лучей; высоких требованияхк стабильности взаимного положенияобъектива и призмы Волластона, необ- юходимости использования настроечнойллоскости для исключения исходнойразности хода лучей, применении слои.иых оптических элементов: призьы кий, В.В,Добрего и А.А.Вишиг3 96276ния по идентификации Фазовым детектором Фоточувствительного устройства центра интерференционной полосы 23Недостатком интерферометра является высокая чувствительность к внешЭним паразитным вибрациям, в результате чего элементы интерферометра состойкой конечной жесткости смещаются спонтанно, чем существенно сни вжается точность выполняемых измерений,Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, 1что интерферометр для линейных измерений снабжен компенсационным пьезокерамическим элементом с дополнительным опорным зеркалом, вторым фоточувствительным устройством с Фазовымдетектором и блоком обратной связи,один конец компенсационного пьезокерамического элемента закреплен настойке, а другой жестко связан с измерительным пьеэокерамическим элементом, дополнительное опорное зеркало оптически связано с установочнойбазой и вторым фоточувствительнымустройством.На чертеже изображена принципиальная схема интерферометра для ли"нейных измерений,Интерферометр содержит источник1 света, разделительную пластину 2,делящую световой поток на две ветви,диафрагму 3 и установочную базу 4,расположенные в одной из ветвей,измерительный пьезокерамический элемент 5 с опорным зеркалом 6, установленный на стойке 7, и компенсацич40онныи пьезокерамический элемент 8 сдополнительным опорным зеркалом 9,расположенные в другой ветви, первоеФоточувствительное устройство 1 О сФазовым детектором 11, второе Фоточувствительное устройство 12 с Фазовым детектором 13 и блоком 14 обратной связи.Разделительная пластина 2 связанаоптически с Фоточувствительным устрой.ством 10 и переключаемой диафрагмой фв3. Измерительный пьеэокерамическийэлемент 5 связан электрически с фазовым детектором 11 центра интерференционной полосы на Фоточувствительном устройстве 1 О и ЗВИ 15, а меха" ффнически - через соединительную муфту 16 с дополнительным, модулируемым напряжением питания от генера 2 4тора 1, и через блок 14 обратнойсвязи по детектированию центра интерФеренционной полосы на втором фоточувствительном устройстве 12 компенсационным пьезокерамическим элементом 8, на котором закреплено дополнительное опорное зеркало 9, связанное оптически через разделительную пластину 2 с указанным фоточувствительным устройством 12 и однойиз поверхностей объекта 18 измерения или установочной базы 4. Муфта16 может быть выполнена в виде разрезного стакана, обеспечивающего эасчет упругой деформации юстировкипараллельности основного 6 и дополнительного 9 опорных зеркал,Интерферометр работает следующимобразом.Работа интерферометра основанана компенсационном по внешним возмущениям модулировании напряжения напьеэокерамическом элементе 8 черезблок 14 обратной связи с обеспечением смещения дополнительного опорного зеркала 9 автоматического наведения на второе фоточувствительноеустройство 12 центра интерференционной полосы, образованной отражениемсветовых лучей от опорного зеркала 9и одной иэ поверхностей объекта 18измерения, либо установочной базыВ результате обеспечивается отстройка от внешних возмущений положенияинтерференционной картины на первомфоточувствительном устройстве 10,образованной световыми потоками,отраженными от опорного зеркала 6и от точек поверхности измеряемогообъекта 18, соответствующих положению переключаемой диафрагмы 3. Приэтом измерительное напряжение, сост.ветствующее измеряемой ступени (измеряемому расстоянию между поверхностяю объекта 18 измерения), наизмерительном пьезокерамическом элементе 5 воспринимается ЭВМ 15 и рарно разности напряжений при детектировании центра интерференционнойполосы первым фоточувствительнымустройством 10. и Фазовым детектором11 при положениях переключаемой диафрагмы 3, адекватных последовательному интерферометрированию поверхностей объекта 18 измерения.Вследствие разделения функций компенсации внешних возмущений и измерительного перемещения опорного зеркала 9 обеспечивается повышение на5 962762 бпорядок точности и достоверности изо т л и ч а ю щ и й с я тем, что, мерений высоты малых ступеней и ат- с целью повышения точности измеретестации ступенчатых мер толщины ния, он снабжен компенсационным покрытий, что в свою очередь способ- пьезокерамическим элементом и допол" ствует снижению потерь от брака, повы-нительным опорным зеркалом, вторым шению .точности устанавливаемых физи- фоточувствительным устройством с фа. ческих закономерностей для рассматри- зовым детектором и блоком обратной ваемых объектов измерения, играющих связи, один конец компенсационного весьма важную роль в элементах памя- пьезокерамического элемента закрети вычислительных устройств, в физи- О плен на стойке, а другой жестко свя" ке сверхпроводимости, высокочастот- зан с измерительным пьезокерамичес" ной электронике и оптике, ким элементом, дополнительное опорное зеркало оптически связано с устаформула изобретения новочной базой и вторым фоточувст15 вительным устройством. ПИ Заказ 7492/60 Тираж 614 Подписноеиал ППП Патент" г. Ужгород, ул. Проектная,Интерферометр для линейных измерений, содержащий источник света, разделительную пластину, делящую световой поток на две ветви, диафрагму и установочную базу, расположенные 20 в одной из ветвей, измерительный пьезокерамический элемент с опорным зеркалом, расположенным на стойке в другой ветви, и фоточувствительное устройство с Фазовым детектором, 2 з Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Коломийцев 1).В. Интерферометры,Л "Машиностроение", 1976, с. 22 б273,2,Горелик Г,С. 0 применении модуляционного метода в оптической интерФероиетрии. ДАН СССР, 1951, т. 83,М 4, с. 549-552 (прототип).