SU765648A1

SU765648A1 - Contact-free interferometer

Info

Publication number: SU765648A1
Application number: SU772562168A
Authority: SU
Inventors: Валерий Владимирович Маслов; Николай Петрович Новиков; Андрей Анатольевич Кеткович
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6670
Priority date: 1977-12-30
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1980-09-23

Description

Изобретение относитс к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано, в частности , дл измерени плоскостности и клиновидности. Известен контактный интерферомет содержащий источник излyчeни пр мо угольную призму и Отсчетное устройство . Контролируема деталь шлифованной поверхностью располагаетс непосредственно на гипотезной грани пр моугольной призмы 1. Наиболее близким устройством к предлагаемому по своей техни еской сущности и достигаемому результату вл етс бесконтактный интерферомет содержащий последовательно расположенные источник излучени , коллимационный объектив, усеченную призму, отражающее зеркало и отсчетное устройство - зрительную трубу 2J . Известный интерферометр предназн чен дл контрол плоскостности поверхностей деталей после механической об ра бо тк и. Недостатком известных интерферометров вл етс то, что с их помощью невозможно производить контроль плос костности тонких прозрачных линейных тел, так как при этом в поле зрени одновременно хорсшо различимы две интерференционные картины от противоположных поверхностей контролируемой детали и практически трудно определить КС1КОЙ поверхности прина.цлежнт та или друга интерференционна картина . Целью изобретени вл етс обеспечение возможности контрол плоскостности тонких прозрачных линейных /хеталей . Это достигаетс тем, что призма выполнена так, что углы между боковыми и светоделительной гран ми призмы удовлетвор ют условию .й/ arc 5tn tt -j Y где n - показатель преломлени материала призмы. Кроме того, с целью повышени производительности контрол , интерферометр снабжен микрообъективом, матовой стекл нной пластинкой, выполненной с возможностью вращени относительно оптической оси интерферометра, щелью, полупрозрачным и плоским зеркалами, последовательно расположенными междуThe invention relates to the field of instrumentation technology and can be used, in particular, to measure flatness and wedge shape. A contact interferomet is known which contains a source for the detection of a right angle prism and a readout device. The controlled part with a polished surface is located directly on the hypothetical edge of a rectangular prism 1. The closest device to the proposed technical essence and the achieved result is a contactless interferometer containing a successive radiation source, a collimation lens, a truncated prism, a reflecting mirror and a reading device — a visual pipe 2J. The known interferometer is intended to control the flatness of the surfaces of parts after mechanical treatment and. A disadvantage of the known interferometers is that with their help it is impossible to monitor the flatness of thin transparent linear bodies, since in the field of view two interference patterns from the opposite surfaces of the part being monitored are simultaneously distinguishable and it is practically difficult to determine the KCI surface with it. friend's interference pattern. The aim of the invention is to provide the ability to control the flatness of thin transparent linear / hetal. This is achieved by the fact that the prism is made so that the angles between the side and the beam-splitting faces of the prism satisfy the condition. In addition, in order to increase the control performance, the interferometer is equipped with a micro-lens, a frosted glass plate made with the possibility of rotation relative to the optical axis of the interferometer, a slit, translucent and flat mirrors, sequentially located between

источником излучени и коллимационным объективом, а также объективом и сферичесжим зеркалом, расположенными последовательно на оси, перпендикул рной к плоскости усеченной вершины призмы. С целью расширени спектрального диапазона при контроле в качестве отсчетного устройства использу ют видикон.a radiation source and a collimation lens, as well as a lens and a spherical mirror arranged in series on an axis perpendicular to the plane of the truncated tip of the prism. In order to expand the spectral range under control, a vidicon is used as a reading device.

На чертеже изображена оптическа схема предлагаемого интерферометра.The drawing shows the optical layout of the proposed interferometer.

Интерферометр содержит последовательно расположенные источник 1 излучени , микрообъектив 2, вращающуюс матовую стекл нную пластинку 3, щель 4, полупрозрачное зеркало 5, сферическое зеркало б, плоское зеркало 7, колимационный объектив 8 и усеченную призму 9, объектив 10, последовательно расположенные зеркало И, матовый экран 12, объектив 13, отсчетное устройство 14 - видикон, телевизионный экран 15. Сферическое зеркало 6 и объектив 10 расположены последовательно на оси, перпендикул рной к плоскости усеченной вершины призмы 9.The interferometer contains successively located radiation source 1, micro-lens 2, rotating matte glass plate 3, slit 4, translucent mirror 5, spherical mirror b, flat mirror 7, collimation lens 8 and truncated prism 9, lens 10, successively located mirror I, matte the screen 12, the lens 13, the reading device 14 — the vidicon, the television screen 15. The spherical mirror 6 and the lens 10 are arranged successively on an axis perpendicular to the plane of the truncated tip of the prism 9.

Интерферометр работает следующим образом.The interferometer works as follows.

Дл настройки интерферометра на контроль плоскостности перемещают зеркала 5 и 11 в положение 1, а из;лучение от источника 1 фокусируетс микрообъективс 2 в плоскости матовой стекл нной пластинки 3, вращающейс со скоростью 3000 об/мин и служащей дл улучшени пространственной однородности светового пол . Далее излучение проходит щель 4, отражаетс зеркалом 7, коллимируетс объективом 8 , падает перпендикул рно на боковую грань усеченной призмы 9 и проходит до светоделительной (гипотенузной ) грани. При этом часть излучени попадает на поверхность детали 16, отражаетс от нее и возврщаетс в призму, интерфериру с .плоской опорной волной, сформированной лучами., отраженными от светоделительной грани призмы, Светоделительна грань вл етс одновременно плоскостью сравнени . Далее излучение , несущее инфор«1ацию о качестве поверхности, отражаетс зеркалом 11 и направл етс дл преобразовани в отсчетном устройстве 14 (видиконе).To tune the interferometer to control the flatness, mirrors 5 and 11 are moved to position 1, and from; radiation from source 1 is focused by microobjective 2 in the plane of frosted glass plate 3 rotating at a speed of 3000 rpm and used to improve the spatial uniformity of the light field. Then, the radiation passes through the slit 4, is reflected by the mirror 7, is collimated by the lens 8, falls perpendicularly to the side face of the truncated prism 9 and passes to the beam-splitting (hypotenuse) face. In this case, part of the radiation hits the surface of the part 16, is reflected from it and returns to the prism, interfering with the planar reference wave formed by the rays reflected from the prism beam splitting face. The beam splitting face is at the same time a reference plane. Further, the radiation carrying information about the quality of the surface is reflected by the mirror 11 and is directed for conversion in the readout device 14 (vidicon).

При перемещении зеркгш 5 и 11 в положение ТГ измер ют клиновидноеть детали 16 без изменени ее положени относительно элеметнов интерферометра . Излучение источника 1 отражаетс от полупрозрачного з. 5, коллимируетс объективом 10, последовательно отражаетс , от двух параллельных плоскостей призмы 9 и от противоположных поверхностей контролируемой детали 16, проходит объектив 1 и полупрозрачное зерсало 5 в обратном ход1 1 направл етс сферическимWhen the wheels 5 and 11 are moved to the TG position, the wedge-shaped part 16 is measured without changing its position relative to the interferometer elements. The radiation from source 1 is reflected from translucent h. 5, is collimated by the lens 10, is successively reflected from two parallel planes of the prism 9 and from opposite surfaces of the test piece 16, passes the lens 1 and the translucent grain 5 in the reverse stroke1 1 is guided by a spherical

зеркалом б также дл преобразовани в видиконе.mirror b also for conversion in a vidicon.

Далее излучение, несущее информацию о поверхности, попадает на матовый экран 12, затем фокусируетс объективом 13 в плоскости сигнальной пластины отсчетного устройства 14 (видикона) и рассматриваетс на телевизионном экране 15,,Next, the radiation carrying information about the surface falls on the matte screen 12, then is focused by the lens 13 in the plane of the signal plate of the reading device 14 (vidicon) and viewed on the television screen 15,

О плоскостности контролируемой поверхности суд т по виду интерференционных полос на телевизионном экран 15 и по числу интерференционных поло на единице длины в выбранном масштабе .The flatness of the controlled surface is judged by the type of interference fringes on the television screen 15 and by the number of interference fringes per unit length at the selected scale.

При наличии клиновидноети на экране 15 наблюдаетс три световых штриха . Один центральный ркий штрих получаетс от совмещени двух бликов, отраженных от параллельных межДу собой поверхностей призмы 9. Перед началом измерений этот штрих совмещаетс с центральным бисектором на экране 15. Клиновидность измер ют по шкале на телевизионном экране, проградуированной в угловой мере.If there is a wedge pattern, three light strokes are observed on screen 15. One central bright bar is obtained by combining two reflections reflected from the surfaces of the prism 9 parallel to each other. Before the measurements, this bar is aligned with the central bisector on screen 15. The shape of the bar is measured on a scale on a television screen graduated in angular measure.

Дл получени благопри тного цветового контраста, рассматриваемых на телевизионном экране штрихов, примен ют масочные светофильтры (не показаны ) .Mask filters (not shown) are used to obtain favorable color contrast seen on the television screen of strokes.

Применение равнобедренной усеченной призмы с углами между боковыми гран ми и светоделительной гранью, удовлетвор ющими условию arc sin- , где п - показатель преломлени материала призмы, позвол ет наблюдать интерференционную картину только от плоскости, обращенной к светоделительной грани призмы при контроле плоскостности тонких прозрачных линейных тел, а также позвол ет производить одновременный контроль плоскостности и клиновидное ти тонких прозрачных линейных тел При снабжении прибора дополнительными элементами (объективом, полупрозрачным зеркалом, сферическим зеркалом и щелью) достигаетс еокращение чиела перестановок и настроек в процессе контрол .The use of an isosceles truncated prism with angles between the side faces and the beam splitting face satisfying the arc sin- condition, where n is the refractive index of the prism material, allows to observe the interference pattern only from the plane facing the beam splitting face of the prism while monitoring the flatness of thin transparent linear bodies. and also allows simultaneous control of the flatness and wedge-shaped and thin transparent linear bodies. When the device is supplied with additional elements (lens, floor a transparent mirror, a spherical mirror and a slit) is achieved by reducing the number of permutations and settings in the process of control.

Преобразование излучени на выходе в видимый спектр всегда обеспечивает оптимальный контраст наблюдаемой интерференционной картины, независимо от условий внешней освещенности .Converting the output radiation to the visible spectrum always provides the optimal contrast of the observed interference pattern, regardless of the ambient light conditions.

Изобретение может на:йти широкое применение в электронной промышленноти при изготовлении полупроводниковых , кварцевых и стекл нных пластин, используемых в качестве подложек, фотошаблонов и других элеметнов.The invention can be widely used in the electronic industry in the manufacture of semiconductor, quartz, and glass plates used as substrates, photomasks, and other elements.

Claims

1. A contactless interferometer containing successive radiation sources, a collimation lens, a truncated prism and a readout device, characterized in that, in order to control the flatness of thin transparent linear parts, the prism is made so that the angles between the side and the beam-splitting faces of the prism satisfy condition

ZG

.-jarc 5l-h.-tL t

where n is the refractive index of the material prize1 and.

2. The interferometer according to claim 1, in that it has, in order to increase the control performance, it is equipped with a micro lens, a frosted glass plate made with the possibility of rotation about the optical axis of the interferometer, a slit, translucent and flat mirrors arranged in series between the radiation source and the collimation lens, as well as the lens and the spherical mirror, arranged in series on an axis perpendicular to the plane of the truncated top of the prism,

3, the interferometer according to claims 1 and 2, characterized in that, in order to expand the spectral range under control, a vidicon is used as a reading device,

Sources of information taken into account in the examination

five

1. Problems of holography. Interuniversity collection of scientific papers, vol. U1, M., 1975, p. 78-85 ..

2. Japanese Patent 29915, cl. 106 F 64, ser. U1, 1968 (prototype).