白光干涉仪是用于对各种精密器件表面进行纳米级测量的仪器,它是以白光干涉技术为原理,光源发出的光经过扩束准直后经分光棱镜后分成两束,一束经被测表面反射回来,另外一束光经参考镜反射,两束反射光最终汇聚并发生干涉,显微镜将被测表面的形貌特征转化为干涉条纹信号,通过测量干涉条纹的变化来测量表面三维形貌。
白光干涉仪专用于非接触式快速测量,精密零部件之重点部位的表面粗糙度、微小形貌轮廓及尺寸,其测量精度可以达到纳米级!目前,在3D测量领域,白光干涉仪是精度最高的测量仪器之一。
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白光干涉仪的工作原理是光干涉,两列频率相同、相位差恒定、振动方向一致的相干光源能产生光干涉。
当仪器扫过点A和点B时,点A和点B的干涉条纹高度峰值之间的差即为A、B两点的高度差。
白光干涉仪的光干涉原理分为两类:PSI相移干涉法和VSI垂直扫描干涉法。
1、PSI相移干涉法:
相移干涉法使用特定波长范围内的光源来确认目标面反射光和参考面反射光之间的光干涉。目标面的反射光和参考面的反射光之间的相位为Ø,距离参考面的高度为h,则Ø=4h/λ。借助相位测量法,可使用雅典扫描器等传动器移动测量面的光路,计算以1/4波长移动光路时获得的多个干涉条纹的相位差(Ø),然后将其转换为高度h。
2、VSI垂直扫描干涉法:
垂直扫描干涉法物镜以一定的间隔移动,以便确定每一阶的干涉条纹的亮度。当测量面的光路和参考面的光路长度相等时,干涉条纹的亮度达到最高。通过确定CCD光接收元件中每点最大干涉条纹亮度的Z轴高度可测出3D轮廓即高度差。