干涉显微镜的原理、特点及应用

干涉显微镜是采用光波干涉原理检查工件表面粗糙度的仪器。干涉显微镜以一块平面反射镜作参考镜，被测零件表面作测量镜，利用迈克尔逊干涉仪原理，使其产生干涉条纹，通...[查看全部]

干涉显微镜是干涉仪和显微镜的组合，将被测件和标准光学镜面相比较，用光波波长作为尺子来衡量工作表面的的不平深度。由于光洁度是微观不平深度，所以用显微物镜进行高倍后再进行观察和测量。

干涉显微镜的工作原理如下图，干涉显微镜为了获得干涉，必须使光源S发出的光束，经分光板T后分为两束。一束透过分光板T、补偿板T1、显微物镜O2后射向被测工件P2的表面。由P2反射后经原路返回至分光板T，再在上反射，射向观察物镜O3。另一束由分光板反射后通过物镜O1射到标准镜P1，经过P1反射，再经过物镜O1并透过分光板T，也射向观察目镜O3，它与第一束光线相遇，产生干涉，通过目镜O3可以看到定位在工件表面的干涉条纹。

干涉显微镜的分光板T，补偿板T1，物镜O1、O2以及标准镜P1等要经过精密加工，如果被测工件表面也是同样精密，那么就可以得到没有曲折的直接干涉条纹。

调节P1、P2至物镜O1、O2的距离，使目镜视场中能清晰地看到P1和P2表面的象，同时物镜O1、O2离分光板分光点的光学距离相等时，说明干涉仪的二臂之长相等，视场中出现零次干涉条纹，再其次，对称分布着数条彩色条纹。

使P2作高低方向微量移动时，干涉显微镜视场中干涉条纹也作相应的位移。P2的移动两于视场中干涉条纹的移动量ΔN有确定的关系，t等于λ/2，视场中干涉条纹移动一个条文间隔即原来零次条纹移到1次条纹的位置，原来1纹移到2次条纹的位置……

如果上有一凹穴或凸缘，其凹(凸)的深度为，那么在视场中此凹(凸)部分成像处的干涉条纹，也相应弯曲，弯曲量ΔN(单位为条纹间隔数量，几个条纹或几分之一个条纹间隔)，t也ΔN与上述一样有确定的关系，即t=(λ/2)ΔN2，因此测量时与干涉条纹的视见宽度无关。干涉显微镜就是用测量视场中干涉条纹的弯曲量，反过来推算出零件表面的不平深度。

干涉显微镜上的干涉滤色片，使白光过

干涉显微镜是采用光波干涉原理检查工件表面粗糙度的仪器。干涉显微镜以一块平面反射镜作参考镜，被测零件表面作测量镜，利用迈克尔逊干涉仪原理，使其产生干涉条纹，通过对条纹弯曲量的测量，得出表面粗糙度值。

干涉显微镜可以测量不平深度，工件表面不平深度可以用二种方法测量：用目视估计测量和用测微目镜测量。

1、用目视估计测量：

正确调整好干涉显微镜后，视场里同时可以看到被测量表面和由于加工或划痕引起弯曲的干涉条纹，而且条纹的方向是垂直于划痕方向的。

为了确定划痕或加工纹路的深度，应该用眼睛来确定被测量表面划痕处弯曲量为多少倍干涉条纹间隔，或者几分之一干涉条纹间隔。

白光时t=0.27·ΔN微米;单色光时t=1/2λ·ΔN微米。

式中：t——划痕或加工表面不平深度值，单位微米。

ΔN——条纹弯曲为几个干涉条纹或另点几个干涉条纹。

λ——干涉显微镜出厂证明书上附干涉滤色片检定证书单色光的波长。

2、用测微目镜测量：

把干涉显微镜测微目镜十字线中一条和干涉条纹的方向平行，另一条与被测量表面划痕方向平行，此时用固紧螺丝将测微目镜固紧。

不平深度测量分为三个步序：

(1)测量条纹之间的间隔：

在白光工作时，用两条黑色条纹进行测量，条纹之间隔值用测微目镜上股轮分划数来表示。为了提高测量精度，将十字线对准条纹的中间，而不是条纹的边缘。

移动干涉显微镜测微目镜视场中十字线，使其与干涉条纹方向平行的一条刻线对准一黑色干涉条纹下凸缘的中间，此时第得到一个读数N1;然后将同一条刻线对准另一条黑色干涉条纹下凸缘的中间，得到第二个读数N2，或者在单色光时，对准其它任一条干涉条纹的中间，得到第二个读数N2，但此时必须记住量测的两个干涉条纹间所包含的间隔数n，为了提高干涉显微镜测量精度，n最好取三个以上。

(2)测量条纹的弯曲量：

干涉条纹的弯曲量，同样用测微