Устройство и принцип действия

МГТУ им Н.Э. Баумана

Реферат по МиСИИиК на тему:

Микроинтерферометр МИИ-9

Выполнила Пузина А.А.

МТ4-51

Руководитель Янушкин В.Н.

2012 г.

Основное назначение и область применения.

Микроинтерферометрами называют интерферометры, предназначенные для измерения высоты микронеровностей или следов обработки на металлических и других поверхностях высоких классов частоты.

Микроинтерферометр МИИ-9 предназначен для визуальной оценки, измерения и фотографирования высоты микронеровностей на наружных поверхностях. С помощью микроинтерферометров также определяют глубину и профиль штрихов, высоты ступенек, толщину пленок.

Микроинтерферометр применяется в лабораториях научно-исследовательских и учебных институтов и промышленных предприятий, занимающихся вопросами чистоты обработки поверхностей.

Метрологические характеристики.

Диапазон измерения0,1–0,8 мкм

Линейное поле зрения в пространстве предмета 0,35 мм.

Увеличение при визуальном наблюдении 500 крат.

Устройство и принцип действия.

Микроинтерферометр МИИ-9 имеет круглое основание 18, на котором может быть установлена фотокамера или рамка с матовым стеклом 24. К верхнему торцу основания привинчена цилиндрическая полая колонка 19, несущая предметный столик 20, который при помощи двух микрометрических винтов 21 может перемещаться в двух взаимно-перпендикулярных направлениях.

Перемещение столика отсчитывается по барабанам винтов, цена деления которых 0,005 мм. Кроме того, столик может поворачиваться вокруг вертикальной оси и стопориться винтом 22. В колонке 19 под углом 70◊к вертикальной оси расположен наблюдательный тубус, в отверстие которого устанавливается прикладываемый к прибору симметричный 15 кратный окуляр со шкалой или сеткой.

При необходимости измерения величины искривления интерференционных полос на наружный диаметр тубуса взамен окуляра устанавливают винтовой окулярный микрометр. Вращением винта 28 осуществляется микрометрическая фокусировка микроскопа на объект. Величина вертикального перемещения интерференционной головки может быть отсчитана по барабану микрометрического винта, цена деления которого равна 0,003 мм.

Ответственной частью прибора является интерференционная головка, укрепленная на внутреннем стакане микроскопа.

Интерференционная головка состоит из трех частей:



Левая часть: фонарь 33 с винтами 30 (для центрировки лампы) и трубка, вовнутрь которой вмонтирована осветительная часть. В трубке установлена горизонтально выдвигающаяся пластинка 31 с тремя отверстиями. В двух передних отверстиях поставлены светофильтры разных характеристик для получения монохроматического света; среднее (свободное) отверстие используется при работе в обычном белом свете. Далее имеется кольцо 25 с накаткой, вращением которого производится изменение диаметра открытия апертурной диафрагмы.

Средняя часть, в которую ввинчен объектив. Внутри корпуса средней части установлены разделительная пластинка 9 (рис. 2) и компенсатор 10.

Правая часть содержит в себе второй объектив 11, зеркало 12 (рис. 2), устройства для изменения ширины и направления интерференционных полос. Ширина полос изменяется при помощи вращения вокруг своей оси винта 35. Изменение направления полос производится этим же винтом 35 путем вращения его вокруг оси всей интерференционной головки. Винт 26 служит для смещения интерференционных полос в поле зрения микроскопа. На тубусе имеется кольцо 32, вращением которого можно выводить или вводить в оптическую систему отражательное зеркало 12 (рис. 2). При визуальном наблюдении или измерении зеркало 12 должно быть введено в оптическую систему, а при фотографировании выведено.

Оптическая схема прибора.(рис.2)

Нить лампы накаливания 1 проецируется линзой 2 в плоскость апертурной диафрагмы 4, в результате чего равномерно освещается диафрагма поля зрения 5, помещенная в фокальной плоскости объектива 6. Светофильтры 3 позволяют работать не только в белом, но и в монохроматическом свете (зеленом и оранжевом). Пластина 9 с полупрозрачным покрытием разделяет падающий на нее параллельный пучок на два пучка. Один из них собирается



микрообъективом 7 на поверхности контролируемой детали 8, образуя изображение диафрагмы 5, а второй проходит через компенсационную пластину 10 и дает изображение диафрагмы 5 на поверхности зеркала 12, установленного в фокальной плоскости микрообъектива 11. После отражения от поверхностей 8 и 12 оба пучка идут обратно по прежним направлениям и соединяются пластиной 9. Объектив зрительной трубы 13 и зеркало 15образуют два наложенных друг на друга изображения диафрагмы 5 в фокальной плоскости винтового окулярного микрометра 14. Правильная настройка прибора обеспечивает наблюдение в поле зрения

окуляра системы интерференционных полос.

Методика работы.

Принцип действия интерферометра основан на использовании явления интерференции света, отраженного от образцовой и исследуемой поверхностей.

Следует включить лампу и положить на столик интерферометра деталь измеряемой поверхностью вниз. Выставить деталь с помощью микрометрических винтов 21, а c помощью микрометрического винта 28 установить резкое изображение объекта измерений. При сборке прибора поверхность стола устанавливают перпендикулярно к оси объектива 7. Регулировку ширины полос в процессе работы с прибором производят микрометрическим смещением объектива 11 перпендикулярно к оптической оси, а изменение направления полос – поворотом объектива вокруг его оси.

Получить в поле зрения окуляра полосы требуемой ширины можно двумя способами. Первый заключается в наклоне зеркала 12 или контролируемой детали 8 на некоторый уголα. Второй способ состоит в смещении микрообъектива 7 или 11 перпендикулярно оптической оси на малый отрезок.

Наличие на контролируемой поверхности царапин или следов механической обработки вызывает местные искривления полос рис.3, форма которых повторяет в измененном масштабе профиль поверхности. Деталь 8 устанавливают так, чтобы штрихи на ее поверхности были направлены перпендикулярно полосам. Глубину штрихов вычисляют по формуле

h = λa/2b = 0.27a / b , где a – искривление полосы на изображении штриха, а b -ширина полосы.

Величины a и b измеряют с помощью окулярного микрометра: a = x1 –x2 , b = x3 –x4 , где x1, x2, x3, x4 – отсчеты соответствующих координат полос по окулярному микрометру в соответствии с рис.3. При этом погрешность определения отношения a/b получается примерно равной 0,05, а соответствующая погрешность измерения δh = 0,015 мкм.

В случае, показанном на рис. 3, на рассматриваемом участке поверхности имеются два штриха (царапины). На штрихе 1 имеем: а1 ≈ b и h1 = 0.27 мкм; на штрихе 2 соответственно: а2 = 0,2b и h2 = 0.06 мкм. По измеренным значениям h для ряда штрихов определяют величину Rz или Rmax, которые характеризуют шероховатость поверхности. (Наибольшая высота Rmax - расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины. Высота неровностей Rz – сумма средних абсолютных профиля по десяти значений высот пяти наибольших точкам выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины.)

Рис. 3. Вид поля зрения микроинтерферометра при измерении высот

Микронеровностей поверхности.


6087651664712737.html
6087701844549991.html
    PR.RU™