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CGQ-II車間數(shù)字干涉儀的幾種特殊檢測的應用
發(fā)布時間：2017-09-01
1引言
浙江大學自1985年研制出SPG-I型數(shù)字波面干涉儀以后,在1989年又相繼改型研制出SPG-Ⅰ型數(shù)字波面干涉儀和CQG-Ⅰ型數(shù)字球面干涉儀,1997年又研制出更小型化的CQG-Ⅱ型數(shù)字車間球面干涉儀。它是一臺菲索型的立式干涉儀,口徑為φ60 mm,平面精度為λ/20,球面精度為λ/10,λ=632?8。經(jīng)多次改進已銷售到全國有關(guān)研究所,高等院校和工廠近20臺,大多用作平面或球面面形測量,但是,也有一些單位用作特殊測量。本文重點介紹這些特殊應用的情況。
在球面、平面面形測量中,儀器輸出峰谷值PV和均方根值RMS的測試結(jié)果。為使光學車間在實際生產(chǎn)過程中用樣板看光圈(牛頓環(huán)或干涉條紋)來判斷光學表面面形能與儀器測量結(jié)果比對,在儀器輸出中特別增加了Em、N、ΔN。
在球面測量時,去除了離焦,沒有光圈數(shù)N,僅有ΔN;在平面測量時,平面面形精度高,面形特征為波浪形(低頻誤差),P和V的絕對值的最大值分別位于兩個誤差的最大點,顯然這時也沒有光圈數(shù)N,僅有ΔN;當平面精度較低,存在球面性誤差或像散性誤差時,這時同時存在N與ΔN。
2幾種特殊檢測應用
2.1微型光學件的檢測
在干涉儀的主光路加入一個4倍的縮小光學系統(tǒng),使φ3?1 mm的平面獲得4 200個數(shù)據(jù)點干涉圖、3D圖和等高圖,顯然φ1 mm直徑零件可以有1750個數(shù)據(jù)點,測量就可以順利進行,這樣的微型平面在傳統(tǒng)的干涉儀中無法觀察到干涉條紋。
2.2透射波面畸變的測量
透射窗、石英波片以及光學材料的光學均勻性的測量均需要測量平行平面的透過波面畸變。當用標準平面反射鏡在干涉儀上獲得高精度面形干涉圖時,通常PV≤0?03λ,在平面參考面與平面反射鏡之間放入被檢平行平面,顯然干涉圖要變差,這就是平行平面的波面畸變,是由于平行平面兩個表面的面形與材料的光學均勻性的綜合結(jié)果。如果兩個表面的面形誤差很小,則波面畸變即代表材料的光學均勻性。
當要求透過波面畸變的測量精度很高時,可以將上述干涉腔的測量結(jié)果PV≤0?03λ存入計算機,利用波面相減程序?qū)⑾到y(tǒng)誤差PV≤0?03λ減去,從而提高了測量精度。
例如,中日合資上海光和玻璃制品有限公司在CQG-Ⅱ干涉儀上利用4倍擴束系統(tǒng)測量φ3?6 mm(通光口徑φ3?1)平行平面玻璃的透過波面畸變,工件要求PV≤0?125λ,略去干涉腔的系統(tǒng)誤差,測量結(jié)果PV在0?05λ~0?125λ之間的工件數(shù)約占送檢的90%,從而使工廠生產(chǎn)有了可靠的質(zhì)量保證(QC)。
2.3棱鏡的角度及面形測量
棱鏡的被檢面放在棱鏡測環(huán)上就可以進行面形檢測。反射棱鏡中只要可以展開為平行平面的棱鏡,角度精度較高時,將棱鏡的入射面放在棱鏡測環(huán)上就可以觀察到棱鏡角度干涉條紋,條紋數(shù)越多則角度誤差越大。
等腰直角棱鏡的直角面放在棱鏡測環(huán)上則可以測出兩個45°∠A與∠B的相差值δ45°。
用同樣的方法處理,也可以測量角錐棱鏡二面角誤差及回波精度。
2.4非球面檢測
二次曲面可以借助標準平面鏡或標準球面鏡在CQG-II干涉儀上實現(xiàn)零位測量。對于低陡度的非球面可以用非球面特征干涉圖(ACI)進行對比測量。筆者曾用這個方法成功地指導一個鋼制凹非球面模具的拋修。圖1為凹非球面在干涉儀上直接檢測的情況。
非球面透鏡作為準直鏡使用時,可以通過測量透鏡的波像差來判斷非球面的質(zhì)量,透鏡的大小可以不受限制,透鏡的孔徑角必須與標準鏡頭的孔徑角匹配。筆者曾用φ36 mm、F6標準鏡頭測量φ300 mm、F5?9平凸非球面透鏡,當平面的平面性加工到PV≤0?04λ時,不用自準反射鏡直接測量非球面的誤差獲得了成功。
2?5衍射光柵的衍射波面檢測
檢測衍射光柵的一級衍射波面的質(zhì)量可以評價衍射光柵衍射效率等質(zhì)量參數(shù)。圖4是光柵在CQG-Ⅱ干涉儀上的安裝調(diào)試示意圖,θ為一級衍射角。
2?6鏡頭調(diào)制傳遞函數(shù)的檢測
2?7金屬表面的面形檢測
金屬表面或鍍反射膜表面的反射光很強,不易獲得良好的對比度干涉圖,既可以用波長片或偏振片來降低反射光的光,同時也可以用參考面加膜的方法來提高反射率,以獲得清晰的干涉圖而不增加附加的測試誤差。
3結(jié)論
CQG型車間數(shù)字干涉儀通過科研樣機鑒定,中間試驗與生產(chǎn)科研的實際考核,目前已經(jīng)比較成熟。除了平面、球面基本測量功能以外,還有上述幾種特殊的測量應用,滿足了光電信息產(chǎn)業(yè)中信息元件檢測的需求。
摘自：中國計量測控網(wǎng)
