Микроинтерферометр МИИ-4

6.1.Назначение

Для определения шероховатости поверхности путём вычисления параметров R_a и R_z в пределах 10—14-го классов чистоты по ГОСТу 2789—59 применяют микроинтерферометры типов МИИ- 4 МИИ-5 и МИИ-9 с увеличением в 500 раз.

Оптическая схема микроинтерферометра МИИ-4 (рис.) представляет собой сочетание интерферометра Майкельсона с микроскопом.

6.2.Устройство

Нить лампы 1 (рис.6.1, а) проектируется конденсором между линз которого установлен светофильтр, в плоскость апертурной диафрагмы 3. Объектив 5 через полупрозрачную плоскопараллельную пластину 5 проектирует изображение диафрагмы 3 в плоскость зрачков входа двух одинаковых микрообъектов 7 и 10, а изображение полевой диафрагмы 4 — в бесконечность. Объективы 7 и 10 проектируют вторичные изображения диафраг­мы 4 на проверяемую поверхность 6 и на плоское зеркало 11. Для уравнивания длины хода в стекле обоих интерферирующих пучков лучей служит плоскопараллельная пластина 9. Отражен­ные от зеркала 11 и проверяемой поверхности 6 пучки лучей снова проходят микрообъективы 7 и 10 и с помощью полупро­зрачной пластины 8 направляются на объектив 13, который дает в фокальной плоскости окуляра 12 изображение проверяемой по­верхности и систему интерференционных полос на ней, возни­кающих в тех местах поверхности, где разность хода двух интер­ферирующих пучков лучей равна целому числу полуволн (так же, как при проверке плоскостности стеклами для интерферен­ционных измерений). Каждая интерференционная полоса соеди­няет точки поверхности с одинаковой разностью хода интерфе­рирующих лучей.

Если бы контролируемая поверхность была идеально плоской и гладкой, то на ней возникли бы прямые параллельные интер­ференционные полосы. Наличие на поверхности микронеровно­стей вызывает изменение хода лучей и искривление полос. Ин­терференционные полосы с большим увеличением воспроизводят микропрофиль контролируемого участка поверхности. Высоту неровностей определяют, измеряя винтовым окулярным микро­метром искривление полос. Наблюдаемая в окуляр интерферен­ционная картина может быть сфотографирована с помощью объектива 15, дающего действительное изображение в плоско­сти 16. Зеркало 14 при этом выводят из хода лучей.

При измерении неровностей типа ступенек с вертикально на­правленными боковыми поверхностями непрерывность полос мо­жет быть нарушена, вследствие чего становится невозможным найти продолжение полосы на другом уровне. В этом случае вы­ключают светофильтр и измерения производят в белом свете по выделяющейся на общем фоне ахроматической полосе.

Рис.6.1. Микроинтерферометр МИИ-4

Микроинтерферометр МИИ-4 (рис.6.1. б) имеет массивное основание 6, на котором установлен столик 1, перемещаемый в двух взаимно перпендикулярных направлениях микрометрически­ми винтами 5. Проверяемую деталь 7 устанавливают на столик исследуемой поверхностью вниз, после чего винтом 4 производят фокусировку. Поворот корпуса 9 и винта 10 позволяет менять ширину и направление интерференционных полос.

Искривление интерференционных полос измеряют с помощью окулярного микрометра 3. Интерференционная картина может быть сфотографирована с помощью камеры 5 для последующего увеличения и тщательных измерений. Головка 11 управляет штор­кой, закрывающей интерференционное зеркало, и позволяет рас­сматривать исследуемую поверхность без интерференционных по­лос. Низковольтная осветительная лампа мощностью 9 Вт распо­ложена в корпусе 2, который вынесен наружу с целью умень­шения нагревания прибора.

Определение высоты неровностей R_z на микроинтерферометре производят, измеряя окулярным микрометром значения ординат пяти максимальных выступов и пяти максимальных впадин в пределах базовой длины аналогично измерениям на двойном микроскопе, с использованием для подсчета R_z той же формулы. Масштаб увеличения определяют, измеряя в делениях барабана окулярного микрометра расстояние между четырьмя интерференционными полосами, по формуле:

где b — разность двух отсчетов окулярного микрометра при наведении на нулевую и четвертую полосы; I
λ — длина волны света, проходящего через интерференционный фильтр микроинтерферометра в мкм.

Для определения величины R_aфотографируют интерференционную картину. Затем негатив проектируют на проекторе на миллиметровую бумагу и обводят карандашом контур интерференционной полосы. Для определения масштаба отмечают не­сколько полос по обе стороны от линии профиля. Значения у_iопределяют по профилограмме, измеряя от средней линии профиля высоту ординат масштабной линейкой или по клеточкам миллиметровой бумаги. Величину высоты неровностей определяют по формуле:

где p — число отмеченных полос;

b₁-разность двух отсчетов для 0 и р-й полос;

а₁ и а₂ — начальный и конечный отсчет для выбранного интервала на средней линии профиля.
Параметр R_aопределяют по формуле:

Основные требования.

Основные требования к микроинтерферометрам установлены ГОСТом 9847—61. Чувствительность микроинтерферометров в до­лях интерференционной полосы должна быть не хуже 0,05. За чувствительность прибора принимается наименьшая величина изгиба интерференционной полосы на ступени, напылённой на стеклянной плоской пластине для интерференционных измерений по ГОСТу 2923—59, выраженная в долях полосы, которая может быть видима в поле зрения прибора и измерена с помощью от-счетного устройства. Длина волны максимума пропускания све­тофильтра должна быть определена с погрешностью не более 0,002 мкм. Испытания микроинтерферометров производят мето­дами, указанными в технических условиях на прибор.