DE1055247B - Interferometer zur linearen Anzeige der Abstandsaenderungen zweier planparalleler reflektierender Flaechen - Google Patents

Interferometer zur linearen Anzeige der Abstandsaenderungen zweier planparalleler reflektierender Flaechen

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DE1055247B
DE1055247B DED28380A DED0028380A DE1055247B DE 1055247 B DE1055247 B DE 1055247B DE D28380 A DED28380 A DE D28380A DE D0028380 A DED0028380 A DE D0028380A DE 1055247 B DE1055247 B DE 1055247B
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DE
Germany
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plane
distance
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interferometer
interference
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DED28380A
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English (en)
Inventor
Rolf Riekher
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Akademie der Wissenschaften der DDR
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Akademie der Wissenschaften der DDR
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Description

  • Interferometer zur linearen Anzeige der Abstandsänderungen zweier planparalleler reflektierender Flächen D.% Erfindung betrifft elnen Interferometer zur linearen Anzeige der Abstandsänderungen zweier planparalleler reflektierender Flächen für optische Zwecke sowie für Feinmeßaufgaben.
  • Zur Untersuchung der Fehler von planparallelen Platten sind außer verschiedenen geometrisch-optischen Methoden auch Interferenzverfahren bekannt.
  • Bei einer der bekannten Tnterferenzmethoden werden Interferenzen gleicher Dicke in der Platte beobachtet. Diese Methode gibt zwar sofort ein übersichtliches Bild iiber die Dickenunterschiede in der ganzen Platte, versagt jedoch, wenn die Didenunterschiede der Platte kleiner als 212n sind. Eine weitere bekannte Interferenzmetllode benutzt die Interferenzen gleicher Neigung, wobei die Durchmesseränderungen der im Unendiichen liegenden Interferenzringe an verschiedenen engbegrenzten Plattenstelien beobachtet werden. Aus der Durchmesseränderung ein und desselben Interferenzringes kann die Dickenänderung der Platte unmittelbar nach der Fomel d d=d!8n2g2 . (it2~i2) berechnet werden.
  • In der Formel bedeutet d die Plattendicke, n die Brechzahl des Plattenwerkstoffes, t die Brennweite der Linse, in deren Brennebene die Ringe abgebildet werden, i den Durchmesser der Inferenzringe.
  • Aus diesen Meßergebnissen wird, zum Teil unter T'erwendung von Tabellen, die Dickenänderung der planparallelen Platte errechnet.
  • Die hohe Meßgenauigkeit dieses Verfahrens rührt zum Teil daher, daß der Interferenzring zwischen Doppelfäden eingefangen wird. Infolge des Kontrastes scheint der zwischen den Fäden liegende dunkle Ringteil einen steileren Intensitätsabfall zu besitzen. Er erscheint schmaler und schärfer und kann demzufolge genauer eingestellt werden.
  • Diese Verfahren sind insofern nachteilig, als für jeden einzelnen Meßpunkt eine besondere Rechnung erforderlich ist und dadurch eine mühevolle Auswertung erfolgen muß.
  • Aufgabengemäß soll die Berechnung der Meßergebnisse auf mechanische A5nTeise derart erfolgen, daß die lineare Dickenänderung der Platte direkt abgelesen werden kann.
  • Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Gerät geschaffen wird, bei dem die Durchmesseränderungen eines bekannten Interferenzringes benutzt werden, um die Abstandsänderungen der reflektierenden Flächen zu messen. Dabei erfolgt eine lineare Anzeige, die dadurch erzielt wird, daß die in der oben angeführten Formel enthaltene Differenz zweier Quadrate durch eine mechanische Steuerung unter Benut zung einer Parabel dargestellt wird. Um bei verschie- denen Werten von d und n den einzelnen Skalenintervallen eine bestimmte Größe zuzuordnen, wird zwischen dem durch die Parabel gesteuerten Element und dem anzeigenden Teil ein veränderliches Übersetzungsverhältnis vorgesehen.
  • Die Erfindung läßt sich unter Beachtung des dargelegten Prinzips in mehreren Ausführungsformen verwirklichen.
  • Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung erläutert: Die Einstellung der Interferenzringe 1 erfolgt durch ein Doppelfadhenmikromeber 2, dessen Doppelfäden sich symmetrisch öffnen oder schließen. Das Doppelfadenmikrometer 2 ist mit einer Trommel 3 verbunden, deren Abwicklung eine Nut 4 in der Form eines langgestreckten, über mehrere Umgänge gehenden Parabelastes zeigt. In dieser Nut 4 gleitet ein Führungsstift 5 in einer festen, zur Umdrehungsachs,e der Trommel 3 parallelen Bahn. Der Führungsstift 5 erhält so eine Verschiebung, die proportional ist den Quadraten der Fadenabstände im Gesichtsfeld des Okuiars. Einer Änderung des Fadenabstandes von 4 auf 3 mm entspricht beispielsweise eine Verschiebung des Führungsstiftes 5 von 42 - 32=7 mm. Der Führungsstift 5 kann auch als Zeiger ausgebildet sein, wobei dieser auf einer Skala, die proportional dem Ausdruck di8n2P geteilt ist, direkt die Dickenänderung einer planparallelen Platte der Dicke d und der Brechzahl n anzeigt.
  • Da bei verschiedenen Plattendicken bzw. Brechzahlen den einzelnen Skalenintervallen verschieden große Werte zukommen, verschiebt der Führungsstift 5 über einen Hebel 6 mit bei 7 einstellbarem Ubersetzungsverhältnis einen Maßstab8, dessen Stel lung zu einer festen Mark 9 beispielsweise mit einem Mikroskop abgelesen wird.
  • Ist der Maßstab 8 beispielsweise mit einer Teilung von (),1 mm Strichabstand versehen und findet man für E/81t2f2 den Wert 1 10Es, so entspricht einem Skalenteil eine Dickenänderung von 1 mm, wenn das ttbersetzungsverhältnis zwischen Führungsstift 5 und Maßstab 8 1:1 eingestellt wird. Andernfalls bestimmt der Ausdruck d/8n2f2 das einzusteliende Übersetzungsverhältnis.
  • Aus mechanischen Gründen ist es zweckmäßlig, die Änderung des Übersetzungsverhältnisses in gewissen Grenzen zu halten und statt dessen den Meßbereich durch ein weiteres Fernrohrobjektiv mit anderer Brennweite zu erweitern.
  • Zur Kontrolle des Gerätes auf Meßfehler werden nacheinander verschiedene benachbarte Interferenzringe eingestellt und gepriift, ob der Maßstab 8 eine Verschiebung um 212n beim Übergang von einem Interferenzring auf den benachbarten erfährt.
  • Anwendungsmöglichkeiten Das Gerät ist vorzugsweise für die Ausmessung genauer planparalleler Platten für optische Zwecke zu verwenden. Es eignet sich aber auch für alle Feinmeßaufgaben, bei denen eine kleine Längenänderung oder Differenz mit sehr großer Genauigkeit gemessen werden soll, indem diese Meßaufgabe auf die Abstandsänderung einer kleinen planparallelen Luftplatte zurückgeführt wird. Das kann geschehen, indem z. B. die untere reflektierende Fläche am oberen Ende eines kleinen, eventuell luftgelagerten Meßkoibens angebracht wird oder an einem mit Parallelfedern geführten Tastkolben. Durch Zählen der ganzen Ringdurchgänge läßt sich der Meßbereich genügend erweitern. Die Orientierung über die Zahl der ganzen Durchgänge könnte auch an einer geometrisch-optisch abgelesenen Teilung erfolgen. Es ist nur zu beachten, daß bei großen Meßstrecken gegebenenfalls auch das Übersétzungsverhåltnis geändert werden muß, da dann in der angegebenen Formel der Ausdruck d/8n2J2 nicht mehr als konstant angesehen werden kann.
  • Das beschriebene Gerät zur linearen Anzeige der Dickenänderungen von planparallelen Platten eignet sich auch sehr gut zur Registrierung der Meßwerte.
  • An Stelle des verschiebbaren Maßstabes kann ein Schreibstift die Werte auf einer Trommel aufzeichnen.
  • An Stelle der subjektiven Einstellung ist auch eine objektive Einstellung der Interferenzringe durchführbar, indem die Mikrometerfäden durch Spaltpaare ersetzt werden, hinter denen lichtelektrische Empfänger angeordnet sind.
  • PATENIANSPRO(:HE 1. Interferometer zur Messung der Abstandsänderung zweier planparalleler reflektierender Flächen aus der Durchmesseränderung der bekannten Interferenzringe gleicher Neigung, dadurch gekennzeichnet, daß eine lineare Anzeige der Abstandsänderung erfolgt, indem zwischen dem auf den Ringdurchmesser einzustellenden Teil und dem anzeigenden Teil eine mechanische Steuerung unter Benutzung einer Parabel eingeschaltet wird.

Claims (1)

  1. 2. Interferometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem auf den Ringdurchmesser einzustellenden Teil und dem anzeigenden Teil außer der mechanischen Steuerung unter Benutzung einer Parabel eine kontinuierliche Änderung des ßbersetzungsverhältnisses vorgesehen ist.
    3. Interferometer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Ringdurchmesser auf objektive Weise erfolgt, indem die Interferenzringe auf verschiebbare Spalte mit dahinter befindlichen lichtelektrischen Empfängern abgebildet werden, so daß ein Intensitätsmaximum bzw. -mimmum als Kriterium für die Einstellung auf einen Interferenz ring dient oder aber der Photostrom nach Verstärkung direkt zur Steuerung der Spalte benutzt wird.
DED28380A 1958-06-25 1958-06-25 Interferometer zur linearen Anzeige der Abstandsaenderungen zweier planparalleler reflektierender Flaechen Pending DE1055247B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1213129B (de) * 1963-08-03 1966-03-24 Zeiss Carl Fa Interferentielles Laengenmessgeraet

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1213129B (de) * 1963-08-03 1966-03-24 Zeiss Carl Fa Interferentielles Laengenmessgeraet

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