CC BY
38
УДК 535.4 М.М. Кузнецов
ФГУП «ПО «НПЗ», Новосибирск
ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ОБЪЕКТОВ НА ОПТИЧЕСКИХ ИНТЕРФЕРОМЕТРАХ
M.M. Kuznetsov
Novosibirsk instrument-making plant
INVESTIGATION OF OBJECTS PHASE DISCONTINUITY IN OPTICAL INTERFEROMETERS
The article analyzes interference measurements precision parameters. The generalized flow chart of objects phase discontinuity investigation is also presented.
Оптические интерферометры широко используются для исследования полей показателя преломления прозрачных сред, для измерения деформаций моделей и реальных конструкций, для анализа состава сплавов по спектру испускаемого излучения и решения ряда других подобных задач.
Наиболее актуальной проблемой, не решенной до сих пор, является проблема поиска гравитационных волн.
В последнее время к этим классическим задачам добавились наноизмерения, в том числе измерение толщины и показателя преломления пленочных покрытий размером 50-100 нанометров, используемых для создания покрытий с отрицательным оптическим поглощением.
Перечисленные задачи могут быть решены как при помощи применения интерферометров повышенной чувствительности, так и при помощи применения более высокочувствительного анализатора интерференционной картины.
Для анализа точностных параметров интерференционных измерений воспользуемся обобщенной блок-схемой исследования фазовой неоднородности (рис. 1).
Рис. 1. Обобщенная блок-схема исследования фазовой неоднородности
объекта
Основным источником случайных погрешностей являются потоки в среде между интерферометром и исследуемым объектом. Исключением является только тот случай, когда исследуются сами потоки. Случайные погрешности можно значительно уменьшить термостатированием интерферометра и окружающего пространства и свести к нулю помещением интерферометра в вакуум.
Оптическая система интерферометра вносит систематические погрешности измерений, обусловленные аберрациями и погрешностями изготовления элементов. В случае относительных измерений, например, исследовании деформаций твердых тел, эти погрешности исключаются.
Таким образом, во многих случаях погрешность измерений, в конечном счете, определяется погрешностью самого интерференционного устройства, в состав которого входит интерференционный преобразователь, часто называемый интерферометром, и устройство для анализа интерференционных картин, или - анализатор.
Исторически сложилось так, что анализатором является глаз человека.
В последнее десятилетие большое распространение получили системы фотоэлектрической обработки интерферотрам.
Такое разбиение интерференционного устройства на два самостоятельных блока целесообразно при анализе и синтезе свойств этих блоков, так как подход к чисто оптическим и чисто электронным блокам неодинаков.
Согласно РМГ 29-99 под чувствительностью S любого измерительного прибора, в том числе и интерферометра, следует понимать отношение изменения сигнала dl на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины dx:
S = (1)
В интерферометрах величиной dx является dЛ - изменение оптической разности хода лучей L при прохождении излучения сквозь исследуемый объект один раз или при однократном отражении от него. При определении физического смысла величины dl у различных исследователей возникают разногласия.
Анализ результатов работ [1, 2, 3] позволяет сделать следующие основные выводы:
1. Если многолучевой интерферометр настроен на полосы бесконечной ширины, то чувствительность измерений пропорциональна первой степени резкости полос F; если он настроен на полосы конечной ширины, то чувствительность измерений пропорциональна квадрату резкости полос К Учитывая, что резкость полос может составлять несколько десятков, это разночтение является весьма существенным.
2. Сравнительная чувствительность § интерферометров многопроходового типа зависит не столько от числа проходов, сколько от произведения числа проходов на видность интерференционной картины при п-ном проходе.
1. Кузнецов, М.М. Выделение малоконтрастных элементов на фотографических
снимках [Текст] / М.Ф. Носков, И.Н. Белоус, М.С. Комбаров, М.М. Кузнецов // Сб.
матер.междунар. науч. конгресс «ГЕО-Сибирь 2006», 24-28 апреля 2006 г., г.
Новосибирск, т. 4. - Новосибирск: СГГА, 2006. - С. 114-117.
2. Кузнецов, М.М. Выделение малоконтрастных элементов на фотографических
снимках. [Текст] / М.Ф. Носков, И.Н. Белоус, М.С. Комбаров, М.М. Кузнецов // Сб.
матер.междунар. науч. конгресс «ГЕО-Сибирь 2006», 24-28 апреля 2006 г., г.
Новосибирск, т. 6. - Новосибирск: СГГА, 2006. - С. 82-85.
3. Кузнецов, М.М. Отражательный интерферометр с инвертированным распределением интенсивностей. [Текст] / О.Я. Абель, М.М. Кузнецов // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. - 2007, № 9. - С. 150-152.
© М.М. Кузнецов, 2008
