激光干涉儀是一種利用光干涉以 高的精度測量距離和形狀的設備。
設備內(nèi)置光源輸出的激光被稱為分束器的特殊鏡子分成兩束。一側直接照射到樣品表面,另一側在照射前經(jīng)過分束器反射一次。
此時,兩束激光之間的光程長度出現(xiàn)差異。當兩個波重疊時,干涉圖案會根據(jù)波的相位而變化。由于干涉圖案隨光路長度而變化,因此它會根據(jù)樣品表面的粗糙度而敏感地變化。
因此,可以從干涉圖案分析樣品表面的形狀。由于其測量精度高、非接觸性,被應用于工業(yè)領域、科學研究等各個領域。
激光干涉儀用于分析固體樣品的表面形貌。例如,用于分析需要精確控制形狀的相機鏡頭和隱形眼鏡等鏡片的表面,以及測量DVD光盤和玻璃的表面形狀。
它可以用于廣泛的領域,因為無論樣品的形狀如何,例如平面、球形或半球形表面,都可以使用它。另一方面,由于外部振動、樣品表面波動和粗糙度的影響,測量結果容易出現(xiàn)波動,因此不常用于測量液體樣品或未拋光的樣品。
激光干涉儀的原理是基于干涉原理。激光干涉儀將從單個激光光源發(fā)出的光分成兩個光路。這些分開的光路之一稱為“參考光路",另一個稱為“測量光路"。
當被參考光路和測量光路分開的光重新組合時,就會發(fā)生光干涉。通過檢測干涉引起的亮度變化,可以測量光路長度和形狀的微小變化。
具體而言,當光發(fā)生干涉時,亮度會根據(jù)波的相位差而變化。如果相位差為0,則干涉 匹配,亮度最大。相反,如果相位差移動半個波長(180 度),干涉就會抵消,亮度就會最小化。
當其中一個測量光路的長度變化時,與參考光路產(chǎn)生相位差,通過檢測該相位差,可以高精度地測量測量目標的形狀和移動量。
如上所述,激光干涉儀根據(jù)兩束光束在設備內(nèi)重疊時產(chǎn)生的干涉圖案來分析樣品的表面。光是波的一種,因此當兩個光波在彼此的波峰和波谷重疊時,波會變得更強,而當一個波在波峰和另一個波谷重疊時,波會被抵消。 。
這兩種光波之間的差異稱為相位差,當相位差等于光波長的倍數(shù)時,重疊的波變得更強。相反,當相位差等于光波長的1/2倍時,波被抵消。
激光干涉儀使用的光源波長約為630納米,因此即使光路發(fā)生幾百納米的微小變化也會改變干涉圖樣。因此,即使是1微米或更小的表面厚度的微小變化也可以使用激光干涉儀來檢測。
激光干涉儀的主要特點之一是可以進行非破壞性表面測量,因為樣品不太可能被激光變性。需要注意的是,激光干涉儀還容易受到實驗臺輕微振動的影響,因此設備必須安裝在隔振臺上,以保護其免受振動和沖擊。
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