Nguyên lý laser

ĐO BIÊN DẠNG BỀ MẶT CHI TIẾT 5.1 Đo độ nhám bề mặt chi tiết 5.1.1 Phương pháp đo tán xạ tích phân toàn phần Công thức trên về cơ bản làchính xác với những bề mặt có độ nhám bình phương trung bình RMS nhỏ hơn bước sóng  của chùm tia tới.CÁC LOẠI NGUỒN LASER 2.1 . Laser rắn 2.1.1 Đặc điểm của Laser rắn. Laser rắn là laser mà môi trường hoạt chất là chất rắn: đơn tinh thể hoặc chất vô định hình. Độ nghịch đảo tích lũy thực hiện ở mức nguyên tử hoặc...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nguyên lý laserChương 5 ĐO BIÊN DẠNG BỀ MẶT CHI TIẾT5.1 Đo độ nhám bề mặt chi tiết5.1.1 Phương pháp đo tán xạ tích phân toàn phầnCường độ lượng tia tán xạlà I scatter với độ nhám bìnhphương trung bình của bềmặt Rq qua công thức: I scatter = (4πRq / λ )2.I0I0 là cường độ tia phản xạ.Công thức trên về cơ bảnlàchính xác với những bềmặt có độ nhám bìnhphương trung bình RMSnhỏ hơn bước sóng λ của5.1.2 Phương pháp đo nhám bằng giao thoa laserPhương pháp đo này sử dụng giao thoa kế kiểu Mai ken xơn CCD G CT S Nguån Laser α a b M au do a) b)Hình 5.2 Sơ đồ nguyên lý đo độ nhám bằng giao thoa kế laser Maikenxon. Khoảng cách vân b và độ khuếch đại chiều cao vân phụ thuộcvào góc nêm α. Chiều cao nhám cần đo được xác định : h = ( a / b). λ - a chiều cao vân -λ bước sóng laser5.2 Đo biên dạng tế vi bề mặt chi tiết5.2.1 Thiết bị đo sự thay đổi điểm hội tụSự thay đổi điểm hội tụ theo biên dạng bề mặt đoĐộ phân giải đứng có thểnhỏ tới 10 nm. Phạm viquét theo phương đứng từvài mm tới khoảng 20 mmhay lớn hơn nữa.. Phạm viđo ngang XxY được xácđịnh bởi vật kính và phạmvi thường từ (0,14 x 0,1)mm tới (5 x 4) mm đối vớicác phép đo đơn lẻ., phạmvi đo X x Y có thể tới (100 Hình 5.3: Thiết bị đo theo sự thay đổi tiêux 100) mm.5.2.2. Giao thoa kế hoạt động theo nguyên lý dịch phaGiao thoa kế dịch pha (PSI) bao gồm một giao thoa kế tích hợpvới một kính hiển vi ,hình 5.4Trong giao thoa kế,gương tách tia hướngchùm sáng đi xuống theomột đường chuẩn,.Gương tách tia sẽ hướngchùm tia thứ hai đi tới bềmặt được đo rồi phản xạlại. Hai chùm tia này trởlại bộ tách tia rồi kếthợp, chồng chất lên nhautạo thành ảnh vân giaothoa trên bề mặt cảmCác thiết bị đo PSI thường sử dụng một trong hai kết cấu tùythuộc vào sự sắpxếp vật kính hiển vi. Hình 5.5 a cho thấy kết cấu của vật kínhMirau, ở đó các phần tử A, B và C dịch chuyển tham chiếu tới D.Hình 5.5 b thể hiện kết cấu vật kính Linnik, trong đó các phần tửB và C dịch chuyển tham chiếu tới D và E. Hình 5.5a) Vật kính Mirau và Vật kính Linik b)Kết cấu Mirau nhỏ gọn hơn và ít cần tới sự điều chỉnh hơn kiểuLinnik. Đối với cả hai loại vật kính, giao thoa khi cả gươngchuẩn và đối tượng đo đúng tiêu điểm.Với vật kính Mirau, điều này được thực hiện qua sự điều chỉnhđộ nghiêng và vị trí của gương chuẩn. Còn với vật kính Linnik, cả gương chuẩn và đối tượng phảiđúng tiêu điểm nhưng hơn nữa cả hai nhánh của vật kính Linnikphải được chế tạo bằng nhau trong phạm vi vân giao thoa.Hệ Linnik bao gồm hai vật kính phải phù hợp với nhau, như vậyít nhất là gấp đôi chi phí. Một lợi thế của Linnik là không có khuvực trung tâm của vật kính bị chặn và không có không gian bêndưới vật kính cần thiết cho việc gắn thêm gương và bộ tách tia.PSI có thể đạt được độ phân giải và độ lặp lại dưới nmnhưng rất khó xác định độ chính xác của chúng, ví dụnhư nó rất phụ thuộc vào bề mặt được đo.Những bề mặt có các điểm liền kề chênh lệch không quá1/4 bước sóng mới đo được trên PSI. Phạm vi đo củaPSI bị giới hạn trong khoảng 1 vân hay xấp xỉ 1/2 bướcsóng của nguồn sáng.Do đó các thiết bị đo PSI thường chỉ được sử dụng để đonhững bề mặt tương đối phẳng. Một quy tắc theo kinhnghiệm cho thấy rằng chỉ những bề mặt có Ra hay Sanhỏ hơn λ/10 mới có thể đo được bằng PSI. Hạn chế nàycó thể khắc phục được bằng cách kết hợp thiết bị PSIvới một thiết bị đo giao thoa quét kết hợp (CSI), thườngđược chuyển thành chế độ quét dọc.5.2.3. Kính hiển vi số chụp ảnh toàn ký 3DKính hiển vi chụp ảnh số toàn ký (DHM) là một kính hiển vi giaothoa ,hình 5.6 DHM có độ phân giải tương đương PSI và bị giới hạn trong phạm vi 1/2 bước sóng của nguồn sáng . Tuy nhiên, DHM bước sóng kép hay đa bước sóng cho phép tăng phạm vi đo dọc tới vài µm. Hình 5.7: Thiết bị đo tự động dò điểm hội tụ5.2.4 Phương pháp đo chép hình theo nguyên lý tự động điềutiêu theo điểmCác thiết bị đo nhám bề mặt tự động theo nguyên lý điều tiêuhoạt động bằngcách hội tụ chùm tia laser một cách tự động thànhmột điểm trên bề mặt đo. Tia tới đi qua một phía của vật kính, còn tia phản xạ đi qua phía đối diện sau khi hội tụ trên bề mặt được đo tại tâm của trục quang. Nó hình thành một ảnh trên cảm biến tự động điều tiêu sau khi đi qua thấu kính tạo ảnh. Hình 5.7: Thiết bị đo tự động dò điểm hội tụHình 5.8: Các trạng thái của thiết bị tự động dò tiêu điểmĐiểm bất lợi của việc tự động dò điểm hội tụ là nó đòihỏi thời gian đo dàiNgoài ra, độ chính xác của thiết bị sẽ được xác định bởikích thước đốm sáng laser hội ...