Способ записи двухэкспозиционной голографической интерферограммы

)3 6 01 В 9/02 ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АТЕНТУ,тся к измерительбласти актуальной ия двухэкспоэициинтерферограммы, исимости от конкить те или иные вепограмму поверхИзобретение относ ной технике. В данной является задача получе онной голографической по которой можно в эа ретных условий определ личины, в частности т ности объектов. измерения онный 1, смещенноах предусголограмм с раэличя и 1 и п 2(56) 1. Козачок А.Г, Голографические методы исследования в экспериментальной механике. - М.: Машиностроение, 1984, с. 52-58,2, Там же, с. 59-63.3. Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1120160, кл. С 01 В 9/025, 1983.4. Детали и механизмы приборов: Справочник / Б.М,Уваров, В.А.Бойко, В.В.Подаревский, Л,И.Власенко - 2-е изд. перераб. и доп. - К.: Техника, 1987, с. 343.5. Островский Ю.ИЩепинов В.П. и Яковлев В.В. Голографические интерференционные методы измерения деформаций. - М.: Наука, 1988, с, 200.(54) СПОСОБ ЗАПИСИ ДВУХЭКСПОЗИЦИОННОЙ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ИНТЕРФЕРОГРАММЫ(57) Изобретение относится к измерительной технике и голографической интерферометрии. Цель изобретения - освещение одного и того же участка поверхности при записи голограммы. Изобретение позволяет получать двухэкспозиционную голограмму, из интерференционной картины которой можно определять топограмму поверхности объектов с повышенной точностью. Объект освещает пучком огерентного излучения и записывают на фотопластинке его голограмму. Затем изменяют угол падения освещающего пучка нэ поверхность объекта и вторично записывают голограмму на ту же фотопластинку того же обьекта, Причем пучок поворачивают относительно оси, лежащей в плоскости поверхности обьектэ и проходящей через точку падения освещающего пучка на поверхность объекта. Это достигается применением свойств синусного рычажного механизма, При этом при записи голограммы обеспечивается освещение одного и того же участка на поверхности объекта, 3 ил,Существует ряд методов рельефа поверхности: иммерс метод двух длин волн (2 и метод го источника.В перечисленных выше мето матривается регистрация двух объекта на одной фотопластинк ными показателями преломлен(иммерсионный метод), при использовании двух длин волн А 1 и Й(методдвухдлин волн) и при различных углах освещения объекта плоским световым фронтом (метод смещенного источника). При восстановлении образуются два иэображения, которые интерферируют, образуя топографическую картину объекта.Наиболее близким как по назначению, так и по физической сущности является способ регистрации двух голограмм объекта на одной фотопластинке, когда перед регистрацией второй голограммы изменяют угол падения в одном из интерферирующих пучков с помощь.о поворота зеркала и одновременно и соответственно поступательно сдвигают фотопластинку. Этот способ, описанный в работе (3), нами принят эа прототип. Способ предусматривает получение топографических полос или истинных линий равного уровня, отображающих рельеф исследуемой поверхности через следы сечения на поверхности объекта эквидистантными плоскостями, перпендикулярными к направлению наблюдения,Недостатком способа-прототипа является необходимость производить независимо установку двух элементов схемы- и зеркала, и фотопластинки, что приводит к неконтролируемому изменению ошибки в измерении рельефа исследуемой поверхности. Кроме того, в случае только поворота . зеркала после интерференции, определяемое площадью взаимного пересечения световых потоков, ограничено и может при больших углах поворота оказаться эа пределами исследуемого объекта. К недостатку способа прототипа можно отнести и то, что поступательный сдвиг фотопластинки перед второй экспозицией приводит к неопределенности положения изображения исследуемого объекта на величину сдвига, и чем больше этот. сдвиг, тем менее точно определяется местоположения изображе. ния объекта на величину сдвига, и чем больше этот сдвиг, тем менее точно определяется местоположение изображения объекта на фотопластинке.Целью изобретения является обеспечение освещения одного и того же участка поверхности при записи голограмм.Поставленная цель достигается в предлагаемом способе, в котором также, как и в прототипе, освещают объект пучком когерентного излучения, записывают на фотопластинке голограмму объекта, измеряют угОл падения освещающего пучка на поверхность объекта и вновь записывают голограмму на ту же фотопластинку,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8 отличие от прототипа, в соответствии с предлагаемым способом обеспечивается освещение одного и того же участка поверхности при записи голограмм, при изменении угла падения поворотом пучка относительно оси, лежащей в плоскости поверхности объекта и проходящей через точку падения освещающего пучка на поверхность объекта.Отличительные особенности предлагаемого способа позволяют при изменении положения перед второй экспозицией элемента схемы регистрации-зеркала (без изменения положения фотопластинки) практически не менять места падения светового пучка на поверхность объекта, При этом возникающая погрешность в смещении места падения светового пучка на объеКт,. а значит и в измерении параметров рельефа поверхности объекта по интерференционным полосам, будет не более 10. Это соответствует допускаемому пределу в ошибке измерения шага интерференционных полос при фотографической регистрации,На фиг. 1 показана кинематическая схема поворота и смещения светового пучка; на фиг. 2 - схема зондирования поверхности объекта по предлагаемому способу; на фиг.3 - видимая величина шага интерференционных полос на поверхности объекта.Рассмотрим кинематическую схему (см. фиг. 1) для одновременного поворота и смещения зеркала на основе синусного рычажного механизма (4). Там же показан ход зондирующего поверхность объекта светового пучка и направление регистрации рельефа поверхности.Синусный рычажный механизм состоит из двух вращательных кинематических пар 81 и 82, двух поступательных кинематических пар П 1 и П 2 и механической жесткой связи В (стержня), которая соединяет оси двух вращательных кинематических пар 81 и В 2. Зеркало 3 жестко закреплено на связи под углом 45 к ней на оси вращения пары В 2 (см. фиг. 1). Сформированный параллельный световой пучок падает на зеркало 3 по направлению Л, отражается от зеркала 3 и освещает исследуемую плоскость объекта М,Объект М устанавливается на отдельной подставке в средней части отрезка 81 С, т,е, в средней части длины радиуса при а 1 0 (фиг. 1). В этом случае при малых смещениях зеркала на величину Ь, которая определяется функцией положения синусного рычажа-а 1ного механизма Ь - 2 й э 1 п (на фщ. 1 показан случай, когда а 1 мало или равно(аг - а ) 2 з интерференцион ктеризуют лини поверхности ка шать 10 ф. Из от и (5) найдем эту Ошибка в рзсп ных полос, кот равного уровня правило не дол ношения выраж ошибку: ложении рые хара рельефа жнз превы ений (3) сов а35 д= 40 Пол бя посто ческой жКак 45 50 а аг, рации р щенно смещен обьект ошибку Рассмотр ческой ошибк верхности. В определения ференционн пересечения ми парзллел нулю, тогда аг - а = а), отраженный лазерный луч от зеркала 3 (согласно закону Снеллиуса угол падения светового луча равен углу отражения) будет попадать в одну и ту же точку объекта М. На фиг. 1 показан ход 5 осевого лазерного луча, который попадает в точку А на объекте М под углом 2 а, если поворот синусного механизма (а с ним и зеркала 3) произойдет на угол а.Рассеянное от объекта М лазерное из лучение в направлении Р попадает на фотопластинку Ф, на которой регистрируются две голограммы объекта при двух положениях зеркала. На фотопластинку также падает и опорный лазерный пучок в 15 направлении Оп.Рассмотрим ход лучей при двух положениях зеркала, определяемых углами а и аг (см. фиг. 2), В обоих случаях лазерный луч, отразившись от зеркала, попадает в некото рые точки А 1 и Аг, соответственно расположенные на отрезке В 1 С, т.е. в месте размещения плоскости исследуемого обьекта. Критерием совпадения попадания лазерных лучей на поверхности объекта 25 выберем разность д между отрезками АС и АгС(см. фиг.2) при двух поворотах зеркала на углы а 1 и а, Из треугольников Вг ОД, Вг СД, Вг ОД и Вг СД с учетом закона Снеллиуса, и, делая простые тригонометрические 30 преобразования, получим: д 1 с - а +взпацг г(г- ав зи а а вцга 1 г г сова( А С= - 2 (созаг соза 1) ченные выражения включают в сеянную величину В - длина механиесткой связи и переменный угол а, видно из выражения (3) дФО при а значит при каждом случае регистельефа поверхности методом смео источника будет возникать ие места падения лазерного луча на на величину д, что будет вносить в измерения параметров рельефа,им величину этой систематии при измерениях рельефа по- методе смещенного источника 55 рельефа поверхности интерые полосы являются следами поверхности объекта секущиьными плоскостями, которые отстоят друг от друга на величину Ъ Я, идля нашего случая имеет вид ЛЛ Л2 ай-а 1 Гзп %-а ) ви(4) где Л - длина волны зондирующего излучения:2( а - а) - угол между освещающими обьект пучками света.В этом случае видимая величина шага интерференционных полос будет равна (см, фиг. 3): В нзшем случае условие, чтобы ошибка не превышала 100 ь, выполняется для углов аг -а2 при длине зондирования Л,694 мкм. Это соответствует величинам Л12 мкм, которые практически и используются в исследованиях рельефа поверхности.Рассмотрим характеристику техникоэкономической эффективности предложенного способа, При использовании предложенного способа для записи двухзкспозиционной. голографической интерферограммы неопределенность в положении изображения объекта на фотопластинке, благодаря установке одного элемента в схеме регистрации-зеркала, будет равна 0,12 мм для Ж 100 мкм, В способе-прототипе данная ошибка составляет 3.5 мм. Предлагаемый способ предусматривает получение истинных линий равного уровня рельефа поверхности.Предлагаемый способ может найти применение в экспериментах по исследованию рельефа поверхности диффузно отражающих объектов практически любой формы сточностью до одной десятой видимой величины шага интерференционных полос на поверхности объекта,Формула изобретения Способ записи двухэкспозиционной голографической интерферограммы, заключающийся в том, что освещают объект пучком когерентного излучения, записывают на пластинке голограмму объекта, измеряют угол падения освещающего пучка на поверхность объекта и вновь записывают голограмму объекта на ту же фотопластинку, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения освещения одного и того же участка 5 поверхности при записи голограмм, при изменении угла падения поворачивают пучок относительно оси, лежащей в плоскости поверхности объекта и проходящей через точку падения освещающего пучка нэ 10 поверхность объекта.1836622Составитель И. Калиниченко Редактор Т. Куркова Техред М, Моргентал Корректор Н.Кешеля Заказ 3018 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101