marc-60立式干涉仪主机说明书

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1、Marc-60-激光干涉仪使 用 说 明 书南京英特飞光电技术有限公司2008 年 8 月Marc-60-激光干涉仪 使用说明书 1 / 121 仪器简介Marc-60-是由南京英特飞光电技术有限公司开发的菲索型立式激光干涉仪主机，外接图像显示器形成目视观察、判读条纹的光机型干涉仪（Marc-60） ，也可加装移相器、计算机等构成数字波面干涉仪（Hi-Marc-60） 。由于干涉仪对抗震要求较高，本仪器的光学系统应放置在有震动细微的硬质地面之上。本仪器采用菲索干涉原理（图 1） ，主机为立式，在图像接收光路中设置了空间滤波器来改善干涉图的质量；一个变倍系统可以放大干涉图以便观察小口径的被测件；

2、电控的对点、测试切换使系统更稳定、调整更方便。高精度的标准参考反射镜保证了相对测量的准确度。本仪器是本系列干涉仪在线批量检测性能最好的。测量光程为 0-500mm，可配各种光学调整架和辅助光学部件形成各种光路进行平面、球面等的测试。可以配置光栅测长系统进行球面曲率半径测量；配置绝对检验软件，进行平面、球面、非球面的绝对检验，极大地提高测量准确度。本仪器主要用途为： 平面面形测量（非镀膜表面、高反射率镀膜表面*） 小角度平行平晶的楔角测量 角反射器（锥体棱镜）角度误差/综合波差测量 * 激光棒测量* 球面曲率半径测量*注：部分测量需要另配特殊夹具和软件。 He-Ne激 光 器 扩 束 镜 准 直

3、 物 镜 分 光 棱 镜 分 光 镜 成 像 物 镜 空 间 滤 波 器 十 字 分 划 板 CMOS 变 倍 系 统 CD 图 1 菲索型激光干涉仪主机光学原理图Marc-60-激光干涉仪 使用说明书 2 / 122 仪器主要技术指标2.1 电源： 220V / 50Hz2.2 光源： He-Ne 激光器，=632.8nm2.3 口径： 60mm2.4 光学质量： /20（平面系统，95%口径， P-V）2.5 干涉图放大： 16，无级变倍2.6 输出： 标准视频信号，可为图像采集卡直接接收2.7 光路切换： 调整（十字叉丝）与测试（干涉图）之间为电控切换2.8 CCD 摄像机： 高分辨力、

4、高灵敏度、低噪声 CCD2.9 标准接口尺寸：螺纹接口，M762 。3 仪器操作使用方法3.1 开机一般需要在开机后 20 分钟后再开始测试，因为 He-Ne 激光器的模式稳定需要一定的时间。刚开机时我们会发现干涉条纹在不停的漂移，有时激光器出现双模时还会使干涉图对比度下降。如果选用的是稳频激光器，还可以通过调整电流设置点，来增加干涉条纹的对比度。3.2 光路切换光路切换是使仪器在调整（对点）状态和测试（干涉图）状态之间切换，有三个办法可以进行切换： 在干涉仪控制电源面板上，有切换开关； 干涉仪遥控盒的面板上，有切换开关； 处于调整状态时，在监视器上可看到十字叉丝、参考反射镜和测图 2 干涉仪

5、遥控器Marc-60-激光干涉仪 使用说明书 3 / 12试反射镜等的反射光点。当光路中放置被测件时，也可以看到它的各个表面的反射光点。处于测试状态时，可以看到参考反射镜的整个光斑，如果测试反射镜或被测样品调整正确，则可以看到干涉条纹，并可通过条纹获得所需要的测试结果。3.3 基本光路初调通过切换开关，进入调整（对点）光路，在监视器上可看到十字叉丝和多个反射光点。调整标准参考反射镜使其基本平行于平台，可以在屏幕上看到标准参考反射镜的反射光点。将调整到屏幕中央，与十字叉丝中心重合，则调整完成。3.4 基本光路精调通过切换开关，回到测试（干涉图）光路，微调调整标准参考反射镜，使光斑无切割、变形，此

6、时要注意不要出现杂光。3.5 被测件调整将被测件放置到两维调整平台上，然后对其进行初调，对准光点达到重合。通过切换开关，回到测试（干涉图）光路，监视器上可见到密集的干涉条纹。观察干涉条纹是否充满全口径，如有切割，则移动被测件，然后重新进行初调，使被测件全孔径出现在监视器上。最后微调左右与俯仰二个调整螺杆，使得视场中看到的干涉条纹少于六条。干涉条纹按判读方式不同而不同，如果是目视观察，则 34 条最好，并且至少要在条纹的两个方向进行观察；如果是进行移相采样，则条纹越少越好，条纹越少则波面复原的理论精度越高。3.6 测试孔径调整如果需要测试小于 60mm 的样品，可以进行干涉图放大。控制面板上有控

7、制倍率开关，可使被测件在监视器上的图像无级放大缩小，放大倍率为16。改变倍率后，应使被测件的干涉条纹尽量充满监视器。3.7 干涉图清晰度调节在控制面板上，有干涉图调焦+-按钮，可以调节干涉图的清晰。3.8 干涉图光程调节在控制面板上，有干涉图光程+-按钮，当被测检件离开较远时，可以调节Marc-60-激光干涉仪 使用说明书 4 / 12光程来保证干涉图地清晰。3.9 干涉图光强调节使用控制面板上的光强+-按钮，是对光路中的光阑进行硬件调节，一般情况下，对于放大测试小口径的样品，必须调大光圈，当进行 1全孔径测试时，将光阑调小，可以避免 CCD 出现饱和现象。在与移相干涉软件联用时，光阑硬件调节

8、应优先于软件的图像采集光强调节。3.10 干涉图的判读在目视情况下，可以通过干涉图可以进行光圈、局部光圈的判读。作为一种等厚干涉仪，其干涉条纹判读方法根据 JJG28-2000，按如下步骤进行（图3）： 调整干涉条纹的间隔，使被检区域出现 3 条或 5 条干涉条纹； 光圈的数目 N，由通过直径的最大弯曲量 b 与条纹间隔 a 的比值确定，即 ；abN/局部光圈数目N，由条纹的不规则程度 c，与条纹间隔 a 的比值确定（图 4） 。图 3 干涉条纹判读示例Marc-60-激光干涉仪 使用说明书 5 / 12 C 图 4 干涉条纹判读示例局部光圈Marc-60-激光干涉仪 使用说明书 6 / 12

9、4 立式架的调整与使用立式架具有初调升降（大行程）和 z 轴微调/锁定功能（图 5a） ，一个四维一体化调整架用于支撑被测镜片。在调整架上，可以安置不同口径的镜头托盘，托盘最好是 3 点支撑（图 5c） 。使用时，放上镜片后，调整方法如下： 先进行大地调整以发现正确的反射光点，然后锁定； 用微调 z 轴的方式来使图像上地干涉条纹变直； 进行两维微调，使干涉条纹变少； 若干涉图不在中间，影响观测，可联合微调倾斜和平移，将干涉图调到中间。 如使用三点支撑，则测量同一批地镜片时，一般不需要大地调整。 注意：在进行大行程地调整时，小心不要碰到标准镜头。图 5a z 轴微调/ 锁定 图 5b 镜头四维调

10、整架图 5c 透镜托盘Marc-60-激光干涉仪 使用说明书 7 / 125 镜头1球面测量系统a) 标准参考球面面形精度：PV 值优于 /10，RMS 值优于 /50b) F/0.7 标准镜头最大凸面测试口径 37mm，最大凸球面测试曲率半径23mm；凹面口径和曲率半径主要受限于工作台的高度。 c) F/1.0 标准镜头最大凸面测试口径 46mm，最大凸球面测试曲率半径43mm；凹面口径和曲率半径主要受限于工作台的高度。d) F/2.0 标准镜头最大凸面测试口径 58mm，最大凸球面测试曲率半径105mm；凹面口径和曲率半径主要受限于工作台的高度。e) F/2.8 标准镜头最大凸面测试口径

11、60mm，最大凸球面测试曲率半径150mm；凹面口径和曲率半径主要受限于工作台的高度。f) F/5.0 标准镜头最大凸面测试口径 60mm，最大凸球面测试曲率半径278mm；凹面口径和曲率半径主要受限于工作台的高度。g) 平面标准镜的测试口径为 60mm。2标准参考面（球面参考镜及平面镜） ，采用进口石英制成，材料稳定性好，不易变形，热膨胀系数小。6 使用中的环境影响特别提示：玻璃材料的标准参考平面容易受到温度因素的影响，石英材料的标准参考平面则要稳定的多。5.1 温度与温度梯度温度在干涉测量中是一个绝对重要的因素，如需要获得高精度的测量结果，最好要保证达到国标GB -2000 平晶的要求。本

12、系统的光学质量是在 201、温度梯度小于 0.5/h 的条件下获得的。主要的原因是光学玻璃受热变形将产生光学表面光圈的变化，温度不稳定将直接影响测量精度的可靠性。5.2 恒温时间在仪器进行高精度测量前，必须有一个恒温时间，以保证内部的温度平衡。一般情况下（温差5以内） ，建议恒温 12 小时以上；如起始温度离标准温度（20）较远，则必须恒温 2436 小时。Marc-60-激光干涉仪 使用说明书 8 / 12样品如果是由外界进入工作室的，也必须有一个恒温时间，以保证样品内部的温度均匀。根据样品大小和温差，一般需要 424 小时。当样品放入干涉室内后，还需要再恒温 520 分钟，以待气流平衡，也

13、使样品与干涉仪的温度一致起来。5.3 外界温度的影响操作人员在检测样品时，长时间靠近仪器观察，人体的温度必使仪器四周温度引起变化而传入样品与测试反射镜，引起干涉条纹变形。如果样品是用手拿的，则可以明显看到边缘的干涉条纹弯曲。所以要避免用手直接拿取被测样品，或进行更长时间的恒温。另外，也必须严格控制检验室内的工作人数。5.4 气流气流将造成干涉条纹的不规则扰动，必须避免。如果温度的空间梯度大，也会产生明显的气流影响。建议将仪器需放在温差小，温度空间梯度也小的环境之中，有条件最好在恒温室内再布置一个小房间，以减少外界温度的变化影响。5.5 防震震动可能由很多原因产生：支撑不够刚性的地板、声波、其它

14、设备（风扇、空调等）、人的活动等等。震动是最难控制的环境问题。理论上，最好是将仪器放在一块混凝土浇注的地基上使用，这样会大大衰减大幅的震动。小幅的震动，例如由人员活动造成的震动，可以通过防震系统隔离。干涉仪在设计时，对仪器结构本身的防震已经做过一定的考虑，但作为非共光路的泰曼型干涉仪，对震动比菲索型干涉仪要敏感一些。因此需要工作场地的地面结实牢固，并远离机床等强振动源。震动还可以从电缆传到主机。因而布线时应注意不要接触可能的震动源，也不要通过可能被碰到的地方。不要将键盘，鼠标，或任何带有可移动部件的设备放置在仪器上。6 安全本仪器发射的只有可见红光，无不可见的光辐射。仪器内置激光器的输出及自仪

15、器的辐射输出是很低的。即使使用透镜聚焦，辐射也不会产生烧灼现象。然而，仍然需要注意仪器输出的激光。虽然它不能伤害皮肤，但你必须注意保护你的眼睛。不要直视光束或凝视它的明亮反射点。Marc-60-激光干涉仪 使用说明书 9 / 12本仪器的电源线中包括一根保护接地线。它与交流电源中的地线相连。交流电源提供的地线必须是永久良好接地的。仪器内部有 220V 和激光器的高压电源，如需要打开盖子维护，务请拔掉电源，并由专业人士进行。7 保管干涉仪应避免安置在灰尘较大的地方，在不进行测量时应盖上外罩。如较长时间不使用，干涉仪应保存在湿度不大于 60%的环境下，并定期开启电源，以保证电器系统（特别是激光器）

16、的稳定可靠。8 文档合格证说明书9 常见问题及解决方法9.1 开机无显示按下述步骤检查： 检查电源是否接好，电压是否正常 开关是否已经打开 检查相关电源接口上的保险丝 检查干涉仪中是否有红色激光输出 检查视频电缆 检查视频监视器的亮度、对比度调节情况上述检查基本可以确定故障发生位置，如用户自己无法解决，请联系生产者。9.2 视场不完整主要的问题可能是标准参考反射镜的位置发生了微小的变化，请仔细问条微调。如无法解决，则需要由专业人士打开仪器盖子来调整内部光路。9.3 干涉图亮度不均匀Marc-60-激光干涉仪 使用说明书 10 / 12由于激光为高斯光束，因此存在中间亮，周围暗的情形。一般情况下，移相干涉的算法与光强均匀性无关。如果视场中的光强中心偏离太多的话，干涉条纹粗细变化明显，容易造成干涉条纹不清晰，目视判读困难，则需要由专业