DE849761C

DE849761C - Oberflaechenpruefgeraet

Info

Publication number: DE849761C
Application number: DEM9769A
Authority: DE
Inventors: Erich Dr Menzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-06-06
Filing date: 1951-06-06
Publication date: 1952-09-18

Description

Zur Untersuchung der Oberflächengestalt wurde von S c h m a l t z das sogenannte Lichtschnittverfahren angegeben. Hiermit wird die Kante eines lichtundurchlässigen Schirmes oder ein Spalt durch ein mikroskopisches Objektiv stark verkleinert auf dem Prüfling abgebildet, die optische Achse dieses Objektivs trifft schräg auf die Oberfläche des Prüflings, z. B. unter 45°. Ebenfalls geneigt gegen das Objekt, insbesondere senkrecht zur Achse des beleuchtenden Systems, wird mit einem zweiten Mikroskop beobachtet. Das Spaltbild auf einem nicht vollkommen ebenen Objekt erscheint dann nicht mehr gerade, sondern entsprechend der Oberflächenrauhigkeit verändert. Bei dieser Anordnung wird stets nur ein schmaler Streifen des Objekts scharf abgebildet.
Ein Lichtschnittverfahren mit nur einem Objektiv ist von Naumann angegeben worden. Hierbei werden zur Beleuchtung und zur Beobachtung zwei einander gegenüberliegende Bereiche der Eintrittspupille eines Objektivs benutzt, die durch zwei Blenden begrenzt sind. Da die optische Achse des Objektivs senkrecht auf dem Prüfling steht, erscheint derselbe im ganzen Gesichtsfeld des Mikroskops scharf.
Die Ausnutzung des ganzen Gesichtsfeldes hat den Vorteil, daß die Orientierung auf dem Objekt erleichtert ist, und daß ein größerer Bereich des Objekts überblickt werden kann.
Wenn man anstatt nur eines Spaltes mehrere auf dem Objekt abbildet, so könnte man die Oberflächenbeschaffenheit desselben über einen größeren Bereich gleichzeitig erkennen. Dabei entsteht die Schwierigkeit, daß sehr schmale schwarze Streifen zwischen den Spalten wegen der kleinen verfügbaren Abbildungsapertur nicht völlig schwarz wiedergegeben werden.
Um kontrastreiche sehr schmale Lichtschnittlinien zu erhalten, wird gemäß der Erfindung eine Schar paralleler Phasenkanten auf dem Prüfling abgebildet, d. h. es wird eine Phasenplatte mit vorzugsweise geradlinigen Phasenstreifen, welche eine Phasenänderung von einer halben Wellenlänge geben, zur Erzeugung von Interferenzstreifen auf der zu prüfenden Oberfläche abgebildet. InlsbesonF dere werden die Phasenstreifen über einen Strahlenteiler und einen Teil der Objektivapertur auf die Oberfläche abgebildet und wird die Oberfläche von demselben Objektiv durch den Strahlenteiler hindurch in dlie Okularbildebene eines Aufsichtsmikroskops abgebildet.
Durch die begrenzte Apertur kommt auch bei der Abbildung Licht aus den einander benachbarten phasenverschobenen Bereichen zur Interferenz, so daß eine Linie mit der Lichtintensität Null entsteht.
Dies ist das bekannte Minimum im Simne von Wo lt er. Dieses Minimum bleibt auch außerhalb der Ebene der scharfen Einstellung erhalten (Wolterscher Minimumstrahl). Dies ist vorteilhaft wegen der endlichen Tiefe der zu untersuchenden Objekte. Eine Unebenheit der Oberfläche zeigt sich durch Sprünge uad Ausbuchtungen in den Interferenzlinien an.
In der Zeichnung ist der Strahlengang für eine beispielsweise Anordnung nach der Erfindung dargestellt. Bei der Beleuchtung ist das Köhlersche Prinzip eingehalten. Die Lichtquelle, gegebenenfalls mit Filter, wird über den Kondensor 1 in die Aperturblende 2 abgebildet. Der Kollektor 3 bildet die Blende 2 über den halbdurchlässigen Spiegel 4 (z. B. einen Lichtteilerwürfel), in den Randbereich der bildseitigen Brennebene 5 des Mikroskopobjektivs 6 ab. Dieses bildet die Bildfeldblende 7 und die hier befindliche, mit den Phasenschichten versehene Platte 8 auf dem Objekt ab. Das Objekt wird durch das Objektiv 6 und das Okular g lieobachtet oder photographiert. In der bildseitigen Brennebene des Okulars (Austrittspupille) ist die Aperturblende 10 angebracht. Die Blende 2 darf nicht zu groß sein, um die Schärfentiefe der Abbildung nicht zu verderben. Die Phasenplatte 8 kann aus dünnen elektrolytisch erzeugten Al2O3-Streifen oder aus Kollodiumstreifen oder aus einer Aufdampfschicht bestehen. Durch Verkleinern der Blende 10 läßt sich die Schärfentiefe der Abbildung und damit die größte erkennbare Rauhigkeit des Objekts vergrößeren.
PATE NTAN 51' R (:11 1. Oberflächenprüfgerät, dadurch gekennzeichnet, daß eine Phasenplatte mit vorzugsweise geradlinigen Phasenstreifen, die eine Phasenänderung von einer halben Wellenlänge geben, zur Erzeugung von Interferenzstreifen auf der zu prüfenden Oberfläche abgebildet wird.

Claims

2. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenstreifen über einen Strahlenteiler und einen Teil der Apertur eines Objektivs auf die Oberfläche abgebildet werden, und daß die Oberfläche vom Objektiv über den Strahlenteiler in die Okularbildebene eines Aufshichtsmikroskops abgebildet wird.

3. OberflächenprüÜgerät nach Anspruch I oder 2, gekennzeichnet durch eine zur Abblendung des an den Phasenkanten gestreuten Lichtes dienende Zwischenabbildung der Aperturblende (2) auf eine Blende, vorzugsweise Irisblende.