| Zugriffsnummer | 12666 |
| Dokumenttyp | Konferenzartikel |
| Sprache | Deutsch |
| Titel | Interferometrische Selbstkalibrierung der Schrittweitenregelung in der Phasenverschiebungsinterferometrie |
| Autor(in); Institution |
Nicolaus, Arnold; 5.13, Interferentielle Längenmessung, PTB-Braunschweig
Kang, Chu-Shik; Length Group, Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS), Taejon, KOREA
Bönsch, Gerhard; 5.13, Interferentielle Längenmessung, PTB-Braunschweig
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| Quelle/Jahr | Sensoren und Meßsysteme 2000:(2000), 287 - 296 |
| Schriftenreihe | VDI-Berichte: 1530 |
| ISBN | 3-18-091530-7 |
| Verlag | Düsseldorf: VDI-Verlag |
| Konferenzangaben | Sensoren und Meßsysteme 2000, Ludwigsburg, 13-14, März, 2000, Deutschland |
| Freie Schlagworte | Interferometrie ; Kalibrierung ; Schrittweite der Phasenverschiebung ; kapazitive Wegaufnehmer ; Wellenlängensteuerung |
| Zusammenfassung | Optische Interferenzen werden seit langer Zeit für dimensionelle Präzisionsmessungen eingesetzt, sei es, daß Längen mit höchster Auflösung gemessen werden sollen, oder daß die Oberfläche besonderer Maßverkörperungen (Quader, Kugeln) anhand einer topographischen Aufnahme beurteilt werden muß. In den letzten Jahren hat insbesondere für die ortsaufgelöste Auswertung von Interferenzbildern die Phasenverschiebungsinterferometrie weitere Verbreitung gefunden [1]. Bei dieser Gruppe von Auswertetechniken wird durch eine schrittweise Änderung des Gangunterschieds das Interferenzbild verändert und aus den mit einer elektronischen Kamera gemessenen Intensitätswerten für jedes Pixel die Interferenzphase berechnet. Ist eine hohe Auflösung des Interferenzbildes gefordert, so muß die Gangunterschiedsänderung mit vergleichbar hoher Präzision durchgeführt werden. In der PTB wurden in letzter Zeit Interferometer zur Form- und Dimensionsbestimmung an Kugeln, Würfeln und Endmaßen aufgebaut. Bei Interferometern mit ebenen Flächen wird die Gangunterschiedsänderung durch schrittweise Verschiebung einer der Interferenzflächen vorgenommen. Die Schrittweite beträgt - abhängig vom verwendeten Algorithmus - etwa ein Viertel Interferenzordnung, entsprechend ungefähr 80 nm. Bei kleinen Durchmessern bis zu etwa 60 mm wird ein Parallelfedertisch mit Piezoaktuator und kapazitivem Sensor eingesetzt, während für größere Interferometer (Durchmesser: 150 mm) und damit verbundenen höheren Anforderungen an eine exakte Parallelbewegung drei auf dem Umfang angeordnete Sensor-Aktor-Systeme eingesetzt werden [2]. Obwohl bereits höher auflösende Piezostellglieder mit integriertem Sensor kommerziell verfügbar sind, so muß doch eine präzise Kalibrierung vor Ort erfolgen, die ggf. periodisch oder vor besonderen Messungen wiederholt werden kann. Es wurde daher ein Verfahren entwickelt, das auf der Basis der interferentiellen Auswertung [3] die Fehler der Schrittweitenregelung im gesamten Gesichtsfeld ermittelt und diese quantifiziert dem entsprechenden Sensor zuweist. Ein Vergleich mit einem interferometrischen, absolut messenden Modulationsverfahren beweist die erreichbare Genauigkeit im nm-Bereich. Bei sphärischen Geometrien (Interferometer für Kugelflächen) kann eine für alle Punkte im Gesichtsfeld gleichartige Gangunterschiedsänderung nicht durch eine Verschiebung erreicht werden. Im Kugelinterferometer der PTB [4] wird daher der Gangunterschied durch die Variation der Wellenlänge verändert. Hier ermöglicht das interferometrische Selbstkalibrierungsverfahren eine exakte Einstellung der benötigten Wellenlängenschritte. Literatur: [1] Arnold Nicolaus and Gerhard Bönsch, "Doppelseitige Fizeau-Interferometer mit Phasenverschiebeauswertung für dimensionelle Messungen", Technisches Messen, 65, 83 (1998). [2] R. Arnold Nicolaus, Chu-Shik Kang, and Gerhard Bönsch, "Double-ended Fizeau interferometers with phase-stepping evaluation for measurements of cubes", Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng., 3477, 109 (1998). [3] R. Arnold Nicolaus, "Precise method of determining systematic errors in phase-shifting interferometry on Fizeau interferences", Appl. Opt., 32, 6380 (1993). [4] R. Arnold Nicolaus and Gerhard Bönsch, "A Novel Interferometer for Dimensional Measurement of a Silicon Sphere", IEEE Trans. Instrum. Meas., 46, 563 (1997). |
