Měření laserinterferometrem Jan Šrámek 2013 XPT – PRAKTICKÁ METROLOGIE 1

Princip činnosti laseru Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Vnější napětí způsobí, že se v opticky aktivní vrstvě krystalu GaAs nahromadí současně velké množství elektronů a děr (s dostatečně dlouhou dobou života), které spolu mohou rekombinovat převážně jen zářivými přechody. Zrcadlově upravené čelní plochy krystalu vytváří planparalelní optický rezonátor délky asi 1 mm. Ten zaručí, že při rekombinaci elektronů a děr vznikne stimulovaná emise fotonů. Vlnová délka emitovaného světla je většinou z intervalu 200 až 900 nm podle obsahu znečištění Al a druhu aktivního optického prostředí laseru.

Princip činnosti laseru Princip činnosti interferometru Základní uspořádání odpovídá optickému interferometru, který byl postaven v roce 1893 Michelsonem. Světelné vlny vysílané jako paprsek se na polopropustném zrcadle Z rozdělují na dva svazky (viz. obr). Tyto dvě části se setkají na dvou zrcadlech Z2 a Z1, přičemž paprsek směřují zpět k paprskovému (interferometrickému) děliči, kde se znovu spojí, čímž nastane interference světla. Pokud zrcadlo Z1 (lineární odražeč) posuneme ve směru paprsků, tak na základě změny dráhy mezi děliči bude při pozorování v pevném bodě rozpoznatelné kolísání světelné intenzity. Když bude na pozorovacím místě fotodetektor (fotopřijímač), bude na základě této změny generovat proměnný signál. Změna hodnoty intenzity od maxima do minima bude odpovídat posunutí o polovinu vlnové délky světla λ. Z počtu změn intenzity se potom určí hodnota posunutí x.

Renishaw XL-80 / XC-80 Přenosný systém XL80 slouží k přesnému délkovému měření jak v laboratořích OI Brno, tak i pro externí kalibrace u zákazníků. Jedná se především o kalibrace různých měřicích přístrojů a délkových etalonů. Konstrukční základ tvoří He-Ne stabilizovaný jednofrekvenční laser o vlnové délce λ = 633 nm . Součástí sestavy laserinterferometru je kompenzační jednotka XC80, magneticky upevnitelná čidla pro monitorování podmínek měření, lineární optika a vyhodnocovací software. Použití těchto komponentů je důležitou podmínkou přesného délkového měření. Měřicí software je po zadání potřebných údajů schopen kompenzovat měřenou hodnotu rozměru v závislosti na podmínkách měření.

Princip lineárního měření Ukázka tzv. lineární optiky Renishaw. Lineární měření – odvození přímo z definice veličiny délky. Pomocí interferometru Renishaw XL80 je zajišťována kalibrace etalonů a měřicích přístrojů v laboratorních podmínkách s nejistotou měření až:…. kde L je jmenovitá měřená délka udaná v metrech. Přesné měření délky Návaznost etalonů délky v metrologii Kalibrace měřicích přístrojů Zkoušky obráběcích strojů

Princip úhlového měření Přenosný laserinterferometr Renishaw XL80umožňuje přesné měření odchylek úhlu, které se s úspěchem používá pro měření rovinnosti a přímosti v metrologické praxi. K měření se používá speciální úhlová optika, pro vlastní měření není monitoring podmínek měření zásadně důležitý. V praxi se pomocí této sestavy kalibrují zejména příměrné desky, etalony přímosti, rovinnosti a pod. Pro vlastní měření a jeho vyhodnocení je k dispozici originální software Renishaw. Pro vlastní prezentaci a vyhodnocení výsledků měření rovinnosti příměrných desek se používá Moodyho metoda, jinak známá i jako metoda „anglické vlajky“ Příměrné desky Příměrná pravítka Rovinnost lože obráběcích strojů

Výstup - lineární měření Výstup z délkového (lineárního) měření interferometrem XL80 - graf naměřených hodnot. Horní křivka znázorňuje dopředný chod při kalibraci délkoměru SIP 1002M v rozsahu 1000mm (osa x), spodní křivka znázorňuje zpětný chod. Maximální naměřená záporná chyba odměřovacího systému délkoměru (osa y) je 0,33 μm

Výstup – měření rovinnosti Výstup naměřených dat z měření rovinnosti interferometrem XL80 – graf vyhodnocený Moodyho metodou při kalibraci granitové příměrné desky. Maximální naměřená odchylka rovinnosti příměrné desky je 7,75μm. Graf je orientován dle popisu bodů A až G.

Laserinterferometr v praxi Děkuji za pozornost Měření na délkoměru Kalibrace délkoměru Nashledanou