2. Описание лаборатоной установки

Принцип действия и схема микроинтерферометра МИИ-4 впервые были разработаны и применены для исследования качества тонкообработанных поверхностей академиком Линником В.П. Микроинтерферометр применяется в лабораториях научно-исследовательских и учебных институтов и промышленных предприятий, занимающихся вопросами чистоты обработки поверхностей.

В микроинтерферометре МИИ-4 для получения системы двух когерентных волн используется наклонная плоскопараллельная пластинка, имеющая прозрачное светоделительное покрытие. Пластинка посеребрена так, что половину падающего на нее света она отражает, половину пропускает, вследствие чего образуются две системы волн, способных интерферировать. Упрощенная оптическая схема микроинтерферометра изображена на рис. 5.

Свет от источника падает на полупрозрачную пластинкуР, которая и разделяет падающий пучок 1 на два. Пучок 2, отраженный от пластинки, попадает на исследуемую поверхностьП, второй пучок лучей 3 через компенсаторКпопадает на эталонное зеркало . Пучок света 2, отразившись от поверхностиП, а пучок света 3, отразившись от зеркала , вновь соединяются на пластинкеРи интерферирует. Изображение интерференционной картины объективомОи направляющим зеркалом переносится в фокальную плоскость окуляраОк. На рисунке показан ход только центральных лучей от источника.

Рис. 5. Оптическая схема интерферометра Линника

КомпенсаторК– стеклянная пластинка такой же толщины какР, устанавливается параллельноРс той целью, чтобы устранить возникающую дополнительную разность хода на пути вертикального луча 2, т.к. этот луч проходит пластинкуРтрижды, а луч 3 один раз. Для расчета интерференционных картин необходимо знать разность хода лучей. В данной схеме разность хода обусловлена различием плеч отРдоПи отРдо , а также зависит от обработки поверхностиПи от углов, которые образуют падающие лучи сПи .

Если исследуемая поверхность обработана с высокой степенью точности, то интерференционная картина в поле зрения микроскопа будет состоять из системы чередующихся темных и светлых полос (рис. 6а – в монохроматическом свете), в белом свете – полосы окрашены. В точках поля наблюдения, где разность хода равна , и т.д., получаются светлые полосы (максимумы), а в точках, где разность хода равна , и т.д. – темные полосы (минимумы). Если на испытуемой поверхности есть выступы или неровности, то в этих местах изменится длина пути луча 2, и интерференционные максимумы соответственно сдвигаются, как показано на рис. 6б. Если неровности на испытуемой поверхности имеют глубину , то добавочная разность хода луча 2 равна . В результате интерференционная полоса искривится и достигнет положения, соответствующего минимуму следующего порядка.

Рис. 6 Вид интерференционных полос в микроскопе: а) в случае

обработки с высокой степенью точности; б) в случае

наличия на поверхности неровностей

.

Микроинтерферометр МИИ-4 (рис.7) имеет круглое основание. К верхнему концу основания привинчена полая цилиндрическая колонка, на которой установлен предметный столик 1. Образец устанавливается на предметном столике исследуемой поверхностью вниз. При помощи двух микрометрических винтов 2 столик можно перемещать в двух взаимно перпендикулярных направлениях, величину перемещения столика отсчитывают по шкалам барабанов винтов. В колонке под углом 70⁰к вертикальной оси расположен визуально тубус 3, в отверстие которого устанавливают окуляр со шкалой или сеткой, предназначенной для измерения ширины полос и их искривления. Фокусировка микроскопа на объект осуществляется перемещением интерференционной головки (описание головки см. ниже) при вращении микрометрического винта 4. Величина вертикального перемещения интерференционной головки может быть отсчитана по шкале барабана этого микрометрического винта. Интерференционная головка укреплена на внутреннем стакане микроскопа. Она состоит из левой, средней и правой частей. Левая часть головки включает в себя фонарь 5 с центровочными винтами и трубку 6, в которую вмонтирована осветительная часть системы. В трубке установлена горизонтально выдвигающаяся пластинка 7 с тремя отверстиями. В двух крайних отверстиях этой пластинки закреплены светофильтры (зеленый и желтый) для получения монохроматического света, среднее отверстие, свободное, используется при работе в обычном белом свете. В корпусе средней части установлены разделительная пластинка и компенсатор (РиК– рис.5). Рукоятка 8 служит для включения шторки. При включенной шторке лучи не попадают в объектив и зеркальце , и интерференционная картина в окуляре отсутствует. На торце рукоятки 8 нанесена стрелка, указывающая положение шторки. В правой части имеется устройство для изменения ширины и направления интерференционных полос. Ширина полос изменяется вращением винта 10 вокруг оси. Изменение направления полос производится этим же винтом путем вращения его вокруг оси интерференционной головки. Винт 11 служит для смещения интерференционных полос в поле зрения микроскопа.

Центровочный винт не перемещать, т.к. прибор настроен и отцентрирован!

Питание прибора производится через трансформатор 12.

Рис.7. Внешний вид интерферометра Линника