ZYGO干涉仪使用指导书.pdf

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1、 ZYGO 干涉仪使用指导书 Page 2 of 9 ZYGO 干涉仪使用指导书 1 0 目的目的 制定本文件是为了详细说明如何使用 ZYGO 干涉仪测量平面 球面 柱面元件的曲率半径 面形 以及透过波 前 并提高检验过程的准确性和可重复性 2 0 范围范围 本文件涉及用 ZYGO 干涉仪检测平面 球面 柱面元件的一般方法 3 0 记录记录 3 0 在检验过程中将会生成以下记录 干涉图 4 0 相关文件相关文件 4 1 与本文件相关的文件有 待测零件图纸 5 0 定义定义 5 1 应用 application 应用是 ZYGO干涉仪中一系列功能的组合 保存为后缀名为 app 的文件 不同的应用

2、 用于不同项目的测量 比较常用的是 GIP app用于一般的平面和球面的测量 GPI Cylinde app用于柱面面形的 测量 5 2 猫眼像 cateye 又称为标准镜的像 标准镜的出射光在焦点处被返回时出现的干涉条纹 是透过干涉仪的光 线与和它对称的标准面之间的干涉图形 5 3 镜片像 从标准镜出射的光在整个零件表面被原路反射回来与标准面的反射光发生干涉产生的干涉图 形 包含待测零件的表面或波前信息 是面形检测的主要信息来源 5 4 升降台 可以升降的平台 带有小倾角调节功能 一般用于放置平面元件 5 5 Align模式 按下控制盒上的 align view切换的 2个模式之一 可以看到

3、一个黑色固定的十字线和反射回 干涉仪的光点 一般用于零件对准 特点是视场较大 5 6 View模式 按下控制盒上的 align view切换的 2个模式之一 可以看到干涉条纹 特点是放大率较高 但是视场较小 一般在 align界面对准后在 view界面观察条纹 5 7 标准镜 干涉仪上使用的参考表面 用于生成理想的平面 球面波 作为测量基准 5 8 长度基准 设定图像的长度基准 因为放大率不同或者屈光度不同 同样大小的干涉图所代表的零件大 小可能有很大的差异 设定长度基准的目的就是告诉干涉仪图形中的一段长度相当于镜片中长度的多少 方便 控制测量区域和设定掩膜 5 9 掩膜 mask 表明干涉图

4、中有效区域的工具 可以根据需要设定有效区域的形状 大小 位置 也可以从有效区域中挖去一部分不需要的 6 0 职责职责 6 1 品管部经理负责保证过程实施所需的培训及资源 6 2 指定的焦距仪使用者需保证该过程按程序文件要求实施 7 0 工具 计量器具 测量设备工具 计量器具 测量设备 7 1主要设备和工具包括 ZYGO 干涉仪 导轨 三爪卡盘 六维调整架 平面标准镜 TF 各种规格的球面标准镜 TS 柱面标准镜 ZYGO 干涉仪使用指导书 Page 3 of 9 ZYGO 干涉仪使用指导书 CGH 标准平面反射镜 升降台 7 2认识 ZYGO干涉仪 ZYGO干涉仪由主机 测长装置导轨 电脑 控

5、制盒四个主要部分组成 其中主机又分为主机箱 移相头和标 准镜支架三部分 测长装置是多普勒双频激光测距仪 其中角锥 反射器 安装在导轨上的六维调整架上可以 随着调整架上的镜片同步移动 7 3认识软件界面 干涉仪软件 MetroPro界面左边是各种功能按钮 有些的作用是实现某种操作 有些的点开是一个窗口 右边 是各种图形 数据 信息窗口 8 0 安全要求安全要求 测量过程中 注意对透镜的防护 尤其是表面和边角容易损坏的部位 标准镜使用时要插入到位 螺丝拧紧 不用时要摆放到盒子中避免意外损坏 ZYGO 干涉仪使用指导书 Page 4 of 9 ZYGO 干涉仪使用指导书 9 0 操作流程操作流程 使

6、用干涉仪测量面形主要包括以下步骤 开机 选择 安装标准镜 找到待测零件表面干涉条纹 输入零件号 等相关信息 设定长度基准 取掩膜 测量 结果保存和打印 不同的零件在找干涉条纹和一些设定方面有所区 别 但是基本步骤差不多 9 1启动软件 打开干涉仪主机上的开关以及光栅尺显示屏背后的开关 打开电脑开关启动电脑 点击电脑桌面上的 MetroPro 图标启动干涉测量分析软件 启动完成后会自动进入 GPI app 如果没有 关闭当前的窗口 待其缩小为按钮 后 在应用选择窗口中点击 GPI app 9 2选择 安装标准镜 选择 平面和柱面选择平面标准镜 TF 球面选择球面标准镜 球面标准镜在选择的时候要考

7、虑镜片的曲率半径 和口径 参照 JENfizar 的标准镜选择图例 附件 A 安装 将标准镜的两个插销对准标准镜安装支架上的卡口插入 旋转 安装到位 旋转锁死螺钉固定好 按下 控制盒上 align view切换到 align模式 将光点调到十字线的中心 9 3寻找干涉条纹 9 3 1平面 将待测面正对干涉仪主机放置到升降台上 如果是楔角较小的平片或者直角棱镜之类的可能需要把背面事先涂 上凡士林来消除杂光影响 按下控制盒上的 align view 按钮切换到 align模式 调整待测零件的俯仰和水平旋转在动态窗口中找到零件表面 反射回来的光点 并将其调整到十字线中心 再次按下 align vie

8、w按钮切换到 view模式 微调零件或者标准镜的俯仰和水平旋转 将条纹调到 3根左右 9 3 2球面 将镜片夹到六位调整架上 待测面正对干涉仪主机 切换到 view界面 沿导轨前后移动调整架至干涉仪的出射 光聚焦到零件表面 可用一张小纸条贴于零件表面观察 此时干涉仪中出现的条纹称为猫眼像 cateye 也 常称作标准镜的像 调整六位调整架 使零件上下移动把条纹调到充满整个视场 微调标准镜的位置 使得条 纹对称 凸面靠近 凹面远离干涉仪主机寻找表面像 紧盯刚才找到的猫眼条纹 它会渐渐变小然后又慢慢变大 再次 变大的条纹就是零件的表面像 微调六维调整架将条纹调到 3根 在整个寻找过程中 光点可能会

9、移动 通过六维调整架的调整来保持光点始终在屏幕中心 如果仅仅要测量面形 找到像之后进入步骤 9 4即可 如果还要测量曲率半径 则在找到镜片表面像之后按下光 栅尺面板上的 X 按钮让示数归零 再次回到猫眼像位置 此时光栅尺的示数即为待测零件的曲率半径 注 意 整个回归猫眼的过程中不可触碰任何调整旋钮 测得的结果按照 9 4中的说明输入到 ISO窗口中 9 3 3柱面 柱面的情况比平面和球面要复杂一些 除了要使用平面标准镜以外还需要使用一块柱面辅助镜 CGH 使用时 切换到 align模式 将 CGH的平面对准干涉仪 调整左右旋转 把第 3个光点调到十字线中心 切换到 view模 式 微调标准镜位

10、置 把 CGH周围的圆环调到无条纹 然后再切换到 align模式 将待测柱面母线按与 CGH平行的方向放置到调整架上 移动调整架至 CGH焦点处 微调待测柱面的左右偏 转 在电脑屏幕中看到有一个现状亮斑 微微旋转柱面的母线方向 使得母线方向与 CGH的母线方向完全一 致 此时屏幕中看到一条细亮的竖线 调整前后将细线缩小成点 并调整到十字线中间 切换到 view模式 再次微调柱面的旋转和角度将条纹调正 微调前后将条纹在弧面方向调直 ZYGO 干涉仪使用指导书 Page 5 of 9 ZYGO 干涉仪使用指导书 9 4输入零件信息 点击 measurement control 按钮 在 part

11、number 栏中输入货号 serial number 栏中输入零件编号 如果测量的是球面还需要在 ISO10110 窗口中输入曲率半径标称值 实测值 测试波长 零件有效口径 9 5设定长度基准 点击 calibrate 按钮 在弹出的窗口中划一条已知长度的线 并在弹出的窗口中输入长度 一般平面可以以零件边缘或者标准镜边缘为基准 球面可以以干涉图形的边缘作为基准 如果测量不到整个面 面形的球面按照 R F 计算实际测量的口径 作为长度基准 零件号 序列号 有效口径 波长 实测半径 标称半径 ZYGO 干涉仪使用指导书 Page 6 of 9 ZYGO 干涉仪使用指导书 9 6取掩膜 9 6 1

12、自动掩膜 测量圆形 球形 零件的时候 可以使用自动掩膜功能 按一定的百分比选取有效测量区域 点击 analysis control按钮 在弹出的窗口中选择 auto aperture ON 在下面的 inside栏中输入有效百分比 outside栏中输入中 心需要去除的部分 9 6 2手动掩膜 手动掩膜适用于非圆形零件或者有特殊需求的情况 点击 mask按钮进入掩膜窗口 按需要选择 circle rectangle square ellipse curve等形状的掩膜 在干涉图上画出合适的大小 可以通过中间的 move resize adjust等功能调整到合适的大小和位置 完成后点击 BG

13、INC按钮来确认 根据零件形状可以使用各种形状掩膜 的组合 如果要挖去一部分 则选中该掩膜点击 unfill 按钮来使其空白 9 6 3掩膜去除 去除自动掩膜在 analysis control窗口中将 auto aperture栏中的 ON改成 OFF 即可 去除手动掩膜在 mask窗口中选择 pick然后选中需要去除的掩膜 点击 delete按钮来删除 点击 clear 按钮则所 有掩膜都被清除 9 7测量 点击 measure 按钮或者控制盒上的 measure按钮或按下键盘上 F1 键开始测量 ZYGO 干涉仪使用指导书 Page 7 of 9 ZYGO 干涉仪使用指导书 9 8结果保

14、存和打印 保存 点击 save data按钮来保存测试结果 默认扩展名为 dat 一般按月份存储 如果需要可以更改其他保存 路径 打印 点击黑色的 ZYGO的图标 出现打印对话框 默认是打印机 直接点击 Print即可输出纸质报告 打印成图片 在打印对话框中选择 File 点击 Print之后在新的对话框中输入文件名即可输出 BMP 格式的报 告 10 0 特殊测量 透过波前特殊测量 透过波前 10 1平面的透过波前 将干涉仪 待测平片 反射镜按光轴方向依次放置 如果是棱镜 则将反射镜放置到与出射光垂直的位置 切换到 align界面 调整平片的俯仰和倾斜 将屏幕上看到的反射光点调到十字线中心附

15、近 但是保持一定的距 离 调节反射镜的角度 将光线原路返回 在屏幕上看到反射的光点在十字线中心 切换到 view界面 微调标 准镜的角度将条纹调到 3根 其他步骤参照 4 3 4 7进行 10 2透镜的透过波前 透镜因为存在焦距的原因 情况要复杂一些 其中正焦距和负焦距的透镜光路也有一些区别 主要光路结构也 是干涉仪主机 待测透镜 反射镜 一般将反射镜放置到升降台上 透镜放置到六维调整架上 调整的难度在于 3轴合 1 要求光轴方向要对正 透镜的焦点 虚焦点 要与标准镜的焦点重合 调整方法 先调整反射镜的角度 调整时不安装标准镜 切换到 align界面 将反射镜反射回的光点调整到十字 线中心 安装标准镜 夹上镜片 前后移动六维调整架 观察透镜后面的光线 应该是和透镜通光口径一样粗 细的平行光 调整透镜的高度和左右 使亮斑亮度均匀 此时在电脑屏幕上能够看到干涉条纹 调整透镜的俯 仰和倾斜 将条纹调到对称 综合调整镜片的高度 左右 前后 俯仰 倾斜将条纹调到对称 并尽量减少光 圈数 其他步骤参照 5 3 5 7进行 软件设置与单面面形测量相同 下面的两张图是整个装置的结构原理图 ZYGO 干涉仪使用指导书 Page 8 of 9 ZYGO 干涉仪使用指导书 ZYGO 干涉仪使用指导书 Page 9 of 9 ZYGO 干涉仪使用指导书 附录 A JENfizar 标准镜选择图例