相移式激光平面干涉仪校准规范

1、相移式激光平面干涉仪校准规范1范围本规范适用于测量光学平面的面形偏差和平面平晶平面度的相移式激光平面干涉 仪（以下简称相移干涉仪）的校准。2引用文件本规范引用下列文件：JJG28-200O平晶检定规程JJF1100-2016平面等厚干涉仪校准规范ISO 14999-2： ISO 14999-4： 使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3定义标准平面镜干涉仪上，用于透射并产生反射参考光的光学平板，是平面面形偏差测量的基准。标准平面镜是指安装在固定夹具中的标准平面平晶。面形偏差被测面形相对参考面形状的偏差，其值以被测面上的点偏离参考面的距离来度量。绝对面形偏差被测面形相对理想表面形状

2、的偏差，其值以被测面上的点偏离理想表面的距离来度量。PVPV也称为峰-谷值，用于评定面形偏差（或绝对面形偏差）的参数。其值为被测表面上所有测量点中面形偏差（或绝对面形偏差）最大值与最小值的代数差。PVio 值PV10用于评定面形偏差（或绝对面形偏差）的参数。其值为被测表面上所有测量点中，面形偏差（或绝对面形偏差）10个最大值的平均值与10个最小值的平均值的代数PVrPVr定义为面形偏差的36项Zernike多项式拟合面PV加上3倍拟合残差（面形偏差 减去36项Zernike多项式拟合面）的均方根值。注：Zernike多项式定义按ISO 14999-2附录A和ISO 14999-4:附录B标准定

3、义。RMSRMS也称均方根值。用于评定面形偏差（或绝对面形偏差）的参数，其值为被测表 面上所有测量点面形偏差（或绝对面形偏差）的均方根值。4概述相移干涉仪是利用压电陶瓷微位移机构产生相位移动，获得不同相位的系列干涉图像，并按相应数学公式（1）进行处理和分析、计算，得到与理想平面面形偏差的干涉仪。相移干涉仪按光轴方位分为立式（见图 1）和卧式（见图2）结构。图1立式相移干涉仪的光学原理图图图1立式相移干涉仪的光学原理图图2卧式相移干涉仪的光学原理图1-被测件；2-标准平面镜；3-微位移机构（相移器）；4-准直物镜；5-CCD摄像头；6-摄像物镜；7-空间滤波器；8-激光器由双光束干涉理论，干涉场

4、中光强分布可表示为:I（x,y） IR（x,y）lT（x,y） 2IR（x,y）lT（x,y）1/2cos （x,y）式中:I R(x,y )、I t (x ,y)参考面和被侧面产生的相干光强；(x,y)被测面与参考面间的相位差。对于给定干涉场中的某点(x,y) , I R(x,y) , I T(x,y) , (x,y)均为未知，故至少需 要三帧干涉图才能确定(x,y)。以四步移相算法为例，所产生的相移量6分别为0,冗/2,冗，3冗他人公式(1),得到： TOC o 1-5 h z I i(x,y)IR(x,y)1T(x,y)2口R(x,y T(x,y )1/2cos(x,y)(2)I 2(x

5、,y)IR(x,y)I T(x,y)2IR(x,y )I t (x,y)1/2 cos(x,y)/2(3)I 3(x,y)IR(x,y)IT(x,y)2IR(x,y )I t (x ,y)1/2 cos(x,y)I 4(x,y)IR(x,y)IT(x,y)2Ir(x ,y )I t (x,y )1/2 cos(x,y)3/2四个方程式中三个未知量I R(x,y ) , I T(x,y) , (x,y)可以通过求解干涉图中每一 点的相位(x,y)来获得：(x,y) arctan (I 4 I 2)/(I 3 I 1)每一点的参考面与被测面的面形偏差：Z (x,y)( /4n ) (x,y) 式中

6、：Z (x,y)每一点的参考面与被测面的面形偏差； n一介质的折射率。5计量特性标准平面镜的绝对面形偏差标准平面镜的绝对面形偏差：PV 乂20;RMS 乂100。示值误差最大允许误差： X40。示值重复性示值重复性： 2/5000注1:激光器波长2=632.8 nm。注2:以上指标不适用于合格性判别，仅供参考。6校准条件环境条件校准室内温度为（201）C,温度变化每小时不超过 0.2 C；湿度不超过65%RH校准前被校仪器在校准室内温度平衡的时间不少于24h,所用标准器在室内温度平衡的时间不少于4h0校准室内无影响测量的振动和噪音，无影响测量的气流扰动，无影响测量的灰尘，放置被校仪器的工作台稳

7、固、可靠。校准项目和校准用标准器及相应设备校准项目和校准用标准器及相应设备见表1。表1校准项目和校准用标准器及相应设备厅P校准项目标准器及的技术指标1标准平闻镜的绝对圆形偏差标准平闻镜：PV 420RMS 2/1002示值误差 乂403小值重复性 2/5007校准项目和校准方法标准平面镜的绝对面形偏差选用满足绝又t面形偏差PV X20, RMS 12X (3.00)=27.13nmuc=5.21nm cA.5有效自由度 _2_ 444_44eff (5.21) /(1 1.82) /16 (1 3.64) /16 (1 0.16) /4 (1 1.24) /9 (1 3.00) /504.67

8、查表得：t0.95(4.67)2.71A.6扩展不确定度Uo.95 t0.95 uc 2.71 5.2114.28nm11附录B附录B校准证书内页信息及格式B.1校准证书至少包括以下信息：a）标题校准证书”；b）实验室名称和地址；c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；d）证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；e）客户的名称和地址；f）被校对象的描述和明确标识；g）进行校准的日期，如果与校准结果的有效性应用有关时，应说明被校对象的接受 日期；h）如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；i）校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；j）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；k）校准环境的描述；1）校准结果及其测量不确定度的说明；m）对校准规范的偏离的说明；n）校准证书签发人的签名、职务或等效标识；o）校准结果仅对被校对象有效的声明；p）