FSn-150激光平面干涉儀使用說明書南京英特飛光電技術有限公司2023年6月1儀器簡介FSn-150是由本公司開發的菲索型立式激光干涉儀主機，可外接圖像顯示器形成目視觀測、判讀條紋的光機型干涉儀（Marc-150），也可加裝移相器、計算機等構成數字波面干涉儀（Hi-Marc-150）。圖1Hi-Marc-150干涉儀由于干涉儀對抗震規定較高，本儀器的光學系統應放置在有防震墊的工作臺（光學平臺或大理石平臺）之上，臺面一般不小于儀器高度的1.5倍。本儀器采用菲索干涉原理（圖2），在圖像接受光路中設立了空間濾波器來改善干涉圖的質量；一個變倍系統可以放大干涉圖以便觀測小口徑的被測件；電控的對點、測試切換使系統更穩定、調整更方便。高精度的標準參考反射鏡保證了相對測量的準確度。本儀器適合測量大口徑平面光學元件的面形，無需特殊夾具。也可配各種光學調整架和輔助光學部件進行均勻性、平行差、棱鏡角差等的測試。本儀器重要用途為：平面面形測量（非鍍膜表面、高反射率鍍膜表面*）小角度平行平晶的楔角測量角反射器（錐體棱鏡）角度誤差/綜合波差測量**注：部分測量需要另配特殊夾具和軟件。圖2菲索型激光干涉儀主機光學原理圖2儀器重要技術指標電源： 220V/50Hz光源： He-Ne激光器，λ=632.8nm口徑： Φ150mm光學質量： λ/10（平面系統，95%口徑，P-V）*干涉圖放大： 1～5×，無級變倍輸出： 標準視頻信號，可為圖像采集卡直接接受光路切換： 調整（十字叉絲）與測試（干涉圖）之間為電控切換CCD攝像機： 高分辨力、高靈敏度、低噪聲CCD*注1：光學質量重要由標準參考平晶擬定。本儀器標準參考平晶質量符合1級平晶規定（GB28-2023平晶檢定規程），如有變化，請以協議約定為準。*注2：標準參考平晶是在儀器中的狀態是環形支撐，在設計、加工中我們已經考慮了自重導致的彈性變形因素。如需要取下后在其他狀態下檢測，請考慮加上該因素。*注3：與標準參考平晶配對的反射平晶，是在70％口徑左右的環形支撐，自重變形不大。但在長期存放時，請保持工作面向上的狀態。3.儀器的連接本干涉儀的電器控制部分已經裝載與干涉儀后部。如圖3所示，儀器后部具有220V電源接口、與計算機的通訊連接接口、兩個視頻輸出接口（一個接計算機內插的圖像采集卡、另一個接視頻監視器）。圖3干涉儀后部視圖（接口與穩頻激光器電源）

3儀器操作使用方法開機本儀器各部件沒有特定的開機順序，但應當依次打開，不能由電源插座一次所有打開，以防電流沖擊導致電氣損壞。一般需要在開機后20分鐘后再開始測試，由于He-Ne激光器的模式穩定需要一定的時間。剛開機時我們會發現干涉條紋在不斷的漂移，有時激光器出現雙模時還會使干涉圖對比度下降。假如選用的是穩頻激光器，還可以通過調整電流設立點，來增長干涉條紋的對比度。光路切換光路切換是使儀器在調整（對點）狀態和測試（干涉圖）狀態之間切換，有三個辦法可以進行切換：干涉儀遙控盒的面板上，有切換開關（Marc系統，圖4）；在干涉儀上，有切換開關（圖5）；計算機上，軟件操作界面右邊的軟面板上，有一個轉換按鈕（Hi－Marc系統，見軟件說明書）。處在調整狀態時，在監視器上可看到十字叉絲、參考反射鏡和測試反射鏡等的反射光點。當光路中放置被測件時，也可以看到它的各個表面的反射光點。圖5干涉儀的切換開關（門內左上方）處在測試狀態時，可以看到參考反射鏡的整個光斑，假如測試反射鏡或被測樣品調整對的，則可以看到干涉條紋，并可通過條紋獲得所需要的測試結果。圖4干涉儀遙控器基本光路初調圖6調整旋鈕位置示意圖通過切換開關，進入調整（對點）光路，在監視器上可看到十字叉絲和多個反射光點。調整標準參考反射鏡使其基本平行于平臺，可以在屏幕上看到標準參考反射鏡的反射光點。將調整到屏幕中央，與十字叉絲中心重合，則調整完畢?；竟饴肪{通過切換開關，回到測試（干涉圖）光路，微調調整標準參考反射鏡，使光斑無切割、變形，此時要注意不要出現雜光。被測件調整將被測件放置到兩維調整平臺上，然后對其進行初調，對準光點達成重合。通過切換開關，回到測試（干涉圖）光路，監視器上可見到密集的干涉條紋。觀測干涉條紋是否充滿全口徑，如有切割，則移動被測件，然后重新進行初調，使被測件全孔徑出現在監視器上。最后微調左右與俯仰二個調整螺桿，使得視場中看到的干涉條紋少于六條。干涉條紋按判讀方式不同而不同，假如是目視觀測，則3～4條最佳，并且至少要在條紋的兩個方向進行觀測；假如是進行移相采樣，則條紋越少越好，條紋越少則波面復原的理論精度越高。在微調時，請關好測試空間的門，防止氣流等的干擾。測試孔徑調整假如需要測試小于Φ150mm的樣品，可以進行干涉圖放大?？刂泼姘迳嫌锌刂票堵书_關，可使被測件在監視器上的圖像無級放大縮小，放大倍率為1×～5×。改變倍率后，應使被測件的干涉條紋盡量充滿監視器。干涉圖清楚度調節在控制面板上，有干涉圖調焦+-按鈕，可以調節干涉圖的清楚。干涉圖光強調節使用控制面板上的光強+-按鈕，是對光路中的光闌進行硬件調節，一般情況下，對于放大測試小口徑的樣品，必須調大光圈，當進行1×全孔徑測試時，將光闌調小，可以避免CCD出現飽和現象。在與移相干涉軟件聯用時，光闌硬件調節應優先于軟件的圖像采集光強調節。干涉圖的判讀在目視情況下，可以通過干涉圖可以進行光圈、局部光圈的判讀。作為一種等厚干涉儀，其干涉條紋判讀方法根據GB2813-81，按如下環節進行（圖7）：①調整干涉條紋的間隔，使被檢區域出現3條或5條干涉條紋；②光圈的數目N，由通過直徑的最大彎曲量b與條紋間隔a的比值擬定，即；③局部光圈數目△N，由條紋的不規則限度c，與條紋間隔a的比值擬定（圖8）。圖8干涉條紋判讀示例——局部光圈圖7干涉條紋判讀示例

5使用中的環境影響特別提醒：玻璃材料的標準參考平面容易受到溫度因素的影響，石英材料的標準參考平面則要穩定的多。溫度與溫度梯度溫度在干涉測量中是一個絕對重要的因素，如需要獲得高精度的測量結果，最佳要保證達成國標《JJG28-2023平晶檢定規程》的規定。本系統的光學質量是在20℃±1℃、溫度梯度小于0.1℃/h的條件下獲得的。重要的因素是光學玻璃受熱變形將產生光學表面光圈的變化，溫度不穩定將直接影響測量精度的可靠性。恒溫時間在儀器進行高精度測量前，必須有一個恒溫時間，以保證內部的溫度平衡。一般情況下（溫差±5℃以內），建議恒溫12小時以上；如起始溫度離標準溫度（20℃）較遠，則必須恒溫24～36小時。樣品假如是由外界進入工作室的，也必須有一個恒溫時間，以保證樣品內部的溫度均勻。根據樣品大小和溫差，一般需要4～24小時。當樣品放入干涉室內后，還需要再恒溫5～20分鐘，以待氣流平衡，也使樣品與干涉儀的溫度一致起來。外界溫度的影響操作人員在檢測樣品時，長時間靠近儀器觀測，人體的溫度必使儀器四周溫度引起變化而傳入樣品與測試反射鏡，引起干涉條紋變形。假如樣品是用手拿的，則可以明顯看到邊沿的干涉條紋彎曲。所以要避免用手直接拿取被測樣品，或進行更長時間的恒溫。此外，也必須嚴格控制檢查室內的工作人數。氣流氣流將導致干涉條紋的不規則擾動，必須避免。假如溫度的空間梯度大，也會產生明顯的氣流影響。建議將儀器需放在溫差小，溫度空間梯度也小的環境之中，有條件最佳在恒溫室內再布置一個小房間，以減少外界溫度的變化影響。防震震動也許由很多因素產生：支撐不夠剛性的地板、聲波、其它設備（風扇、空調等）、人的活動等等。震動是最難控制的環境問題。理論上，最佳是將儀器放在一塊混凝土澆注的地基上使用，這樣會大大衰減大幅的震動。小幅的震動，例如由人員活動導致的震動，可以通過防震系統隔離。干涉儀在設計時，對儀器結構自身的防震已經做過一定的考慮，但作為非共光路的泰曼型干涉儀，對震動比菲索型干涉儀要敏感一些。因此需要工作場地的地面結實牢固，并遠離機床等強振動源。震動還可以從電纜傳到主機。因而布線時應注意不要接觸也許的震動源，也不要通過也許被碰到的地方。不要將鍵盤，鼠標，或任何帶有可移動部件的設備放置在儀器上。6安全本儀器發射的只有可見紅光，無不可見的光輻射。儀器內置激光器的輸出及自儀器的輻射輸出是很低的。即使使用透鏡聚焦，輻射也不會產生燒灼現象。然而，仍然需要注意儀器輸出的激光。雖然它不能傷害皮膚，但你必須注意保護你的眼睛。不要直視光束或凝視它的明亮反射點。本儀器的電源線中涉及一根保護接地線。它與交流電源中的地線相連。交流電源提供的地線必須是永久良好接地的。儀器內部有220V和激光器的高壓電源，如需要打開蓋子維護，務請拔掉電源，并由專業人士進行。7保管干涉儀應避免安頓在灰塵較大的地方，在不進行測量時應蓋上外罩。如較長時間不使用，干涉儀應保存在濕度不大于60%的環境下，并定期啟動電源，以保證電器系統（特別是激光器）的穩定可靠。8文檔合格證說明書9常見問題及解決方法開機無顯示按下述環節檢查：檢查電源是否接好，電壓是否正常開關是否已經打開檢查相關電源接口上的保險絲檢查干涉儀中是否有紅色激光輸出檢查視頻電纜檢查視頻監視器的亮度、對比度調節情況上述檢查基本可以擬定故障發生位置，如用戶自己無法解決，請聯系生產者。視場不完整重要的問題也許是標準參考反射鏡的位置發生了微小的變化，請仔細微調。如無法解決，則需要由專業人士打開儀器蓋子來調整內部光路。干涉圖亮度不均勻由于激光為高斯光束，因此存在中間亮，周邊暗的情形。一般情況下，移相干涉的算法與光強均勻性無關。假如視場中的光強中心偏離太多的話，干涉條紋粗細變化明顯，容易導致干涉條紋不清楚，目視判讀困難，則需要由專業人士調整內部光路，使激光光束均勻地照射擴束鏡。激光管老化：激光管在使用一定期間后，光亮度會減弱，同時會出現忽亮忽暗現象，此時看到的條紋也是不清楚的，換一根管子即能排除此毛病。光學件清潔：如樣品工作面沒有擦干凈，或反射鏡面上出現霉斑，以及擴束鏡沾上灰塵等，都會影響干涉條紋的清楚度，或在干涉圖上出現臟點（斑），因此，在定期清潔各光學件是有益的。建議的清潔程序!警告!在使用酒精、乙醚和甲醇等物質時必須小心，它們都是易燃物，并且有毒。不要反復使用清潔擦鏡紙，反復使用會導致污物附著，損壞光學器件。在清潔光學器件前，從手指上，手腕上取下戒指等首飾，仔細洗手以去除皮膚油脂，并且戴上手套。進行清潔工作時的擦拭動作一定要輕柔，避免劃傷表面。如沒有把握，需請教專業人士。污染環節灰塵或細微污物用噴頭吹去松動的小的部分。假如灰塵仍存在，在木簽上繞上兩張擦鏡紙或折疊一張擦鏡紙，讓它正好比要清潔部分寬一些。在擦鏡紙上滴上乙醇或甲醇。用它在一個方向上擦拭透鏡一遍。假如還需要擦拭，則要使用新的木簽和擦