Интерферометры относятся к весьма точным оптико-механическим приборам. Они применяются в основном для проверки концевых мер длины, размеров и формы особо точных изделий и основаны на использовании явления интерференции световых волн. Интерферометры для линейных измерений делятся на контактные (ИКПВ — вертикальные, ИКПГ — горизонтальные) и бесконтактные. Контактные интерферометры имеют одинаковые интерференционные трубки с возможностью регулирования цены деления от 0,05 до 0,2 мкм.
Принцип действий
В трубке интерферометра (рис. 1) свет от лампы 1 направляется конденсором 2 через диафрагму 3 на разделительную полупрозрачную пластину 6. Часть лучей, пройдя через полупрозрачную пластину 6 и компенсатор 11, отразится от зеркала 12, закрепленного на верхнем конце измерительного стержня 13, и через компенсатор 11 вновь вернется к полупрозрачной пластине 6. Другая часть пучка света, отразившись от рабочей поверхности разделительной полупрозрачной пластины 6, попадает на поворотное зеркало 5 и после отражения также возвратится к полупрозрачной пластине 6.
Таким образом, на рабочей поверхности полупрозрачной пластины 6 обе части пучка света интерферируют при небольшой разности хода. Объектив 7 проектирует интерференционную картину полос равной толщины в плоскость сетки 8. Интерференционные полосы и нанесенную на сетку шкалу наблюдают через окуляр 10. Интерференционные полосы равной толщины образуются в результате поворота зеркала 5 на небольшой угол относительно поверхности зеркала 12. При освещении белым светом на фоне шкалы видна одна черная (ахроматическая) полоса и по обе стороны от нее несколько окрашенных полос убывающей интенсивности. Черная полоса служит указателем при отсчетах по шкале, имеющей по 50 делений в обе стороны от нуля, который смещается пропорционально перемещению измерительного стержня 13.
Рис. 1. Схема трубки интерферометра: 1- лампа; 2- конденсатор; 3- диафрагма; 4- шторка; 5- поворотное зеркало; 6- полупрозрачная пластина; 7- объектив; 8 — сетка; 9 — механизм перемещения окуляра; 10- окуляр; 11- компенсатор; 12- зеркало; 13- измерительный стержень; 14- объект измерения.
Рис. 2. Вертикальный контактный интерферометр: 1 — кронштейн; 2 — кремальера; 3 — стойка; 4 — основание; 5 — винт; 6 — винт микроподачи; 7 — стол; 8 — теплозащитный экран; 9 — хомут трубки; 10 — трубка интерферометра
Вертикальный контактный интерферометр (рис. 2) имеет жесткое литое основание 4 и стойку 3. По направляющей стойки может перемещаться с помощью кремальеры 2 кронштейн 1, несущий трубку интерферометра 10. На хомуте трубки 9 закреплен теплозащитный экран 8. Стол 7 можно перемещать в вертикальном направлении винтом микроподачи 6 и стопорить в установленном положении винтом 5.
В последнее время отечественная промышленность стала выпускать бесконтактные лазерные интерферометры с цифровым отсчетом. Они позволяют измерять абсолютным методом детали больших размеров (до 60 м и более) с высокой производительностью и точностью. Цена деления таких приборов составляет от 0,1 до 0,01 мкм; погрешность измерения составляет 0,5 мкм на 1 м. Схема одной из конструкций бесконтактного лазерного интерферометра представлена на рис. 3.
Поступающий от источника лазерного луча 1 пучок света полупрозрачной пластиной 3 делится на два потока. Один направляется на неподвижное зеркало 2 и, отразившись от него, возвращается к пластине 3. Другой, проходящий сквозь пластину 3, попадает на неподвижное зеркало 8. Отразившись от неподвижного зеркала 8 и V-образного рефлектора 4, пучок возвращается к пластине 3, где интерферирует с первым пучком.
Рис. 3. Схема бесконтактного лазерного интерферометра: 1 — источник лазерного луча; 2 — неподвижное зеркало; 3 — пластина; 4 — V-образный рефлектометр; 5 — основание рефлектометра; 6 — измерительный стол; 7 — основание измерительного стола; 8 — неподвижное зеркало; 9 — приемник; 10 — основание; 11 — показывающий прибор; 12 — корпус
При помощи лазерных интерферометров проверяют двух- или трехкоординатные измерительные машины, микроскопы, прецизионные станки и другие точные механизмы.
