-
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.