Методика поверки «ГСИ. Интерферометры pPhase моделей PLANO DOWN, PLANO/SPHERO UP, ST+R, VERTICAL, UNIVERSAL» (МП 065.М44-15)

УТВЕРЖДАЮ

Н.П. Муравская

15» сентября 2015 г.

Государственная система обеспечения единства измерений

PLANO DOWN, PLANO/SPHERO UP, ST+R, VERTICAL, UNIVERSAL

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

№ МП 065.M44-15

Главный ^петролог

С. Н. Него да

ФГУП« ИИОФИ»

«15» сентября 2015 г.

Москва

2015 г.

1 Введение

• 1.1 Настоящая методика поверки распространяется на интерферометры pPhase моделей PLANO DOWN, PLANO/SPHERO UP, ST+R, VERTICAL, UNIVERSAL предназначение для измерения двумерной карты высот профиля поверхности полированного изделия (топо-граммы) относительно начальной точки, выбираемой оператором, и устанавливает выполняемые операции при проведении их первичной и периодической поверок. Интерферометры имеют широкое применение в сфере оптического производственного контроля и позволяют проводить проверку плоскостности различных оптических элементов.

Интервал между поверками (межповерочный интервал) - 1 год.

2 Операции поверки

2.1 При проведении первичной и периодической поверок должны быть выполнены операции, указанные в таблице 1.

Таблица 1

2.2 При получении отрицательных результатов при проведении хотя бы одной операции поверка прекращается.

• 2.3 Поверку средств измерений осуществляют аккредитованные в установленной порядке в области обеспечения единства измерений юридические лица и индивидуальные предприниматели.

3 Средства поверки

• 3.1 При проведении первичной и периодической поверок должны быть применены

средства, указанные в таблице 2. Таблица 2

• 3.2 Средства поверки, указанные в таблице 2, должны быть поверены и аттестованы в установленном порядке. Допускается также применение других средств, не приведенных в таблице 2, но обеспечивающих определение (контроль) метрологических характеристик поверяемых интерферометров с требуемой точностью.

4 Требования по безопасности и квалификации персонала

• 4.1  При проведении поверки следует соблюдать требования, установленные ГОСТ 12.1.031-2010, ГОСТ 12.1.040-83, правилами по охране труда и эксплуатации электроустановок, указанных в приложении к приказу Министерства труда и социальной защиты РФ от 24.07.13 № 328Н и Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров СанПиН 5804. Оборудование, применяемое при поверке, должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003-91. Воздух рабочей зоны должен соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.005-88 при температуре помещения, соответствующей условиям испытаний для легких физических работ.

• 4.2 Помещение, в котором проводится поверка, должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83.

• 4.3 Не смотрите на лазерный луч и его отражения. Никогда не направляйте луч лазера на людей. Лазерная система всегда должна быть присоединена к интерферометру световодом. Никогда не запускайте систему, если она разъединена! Она создает лазерное излучения класса 3R. Возможны травмы глаз и кожи!

• 4.4 К проведению поверки допускаются лица, изучившие настоящую методику поверки и руководства по эксплуатации интерферометров и испытательного оборудования, имеющих квалификационную группу не ниже III в соответствии с правилами по охране труда и эксплуатации электроустановок, указанных в приложении к приказу Министерства труда и социальной защиты РФ от 24.07.13 № 328Н.

5 Условия проведения поверки

• 5.1 Все операции поверки проводятся (если условия не оговорены особо) при следующих условиях:

• - температура окружающей среды, °C                           19-21

• - относительная влажность, %, не более                             70

• - номинальное напряжение электропитания, В                    220 ± 22;

• - номинальная частота, Гц                                         50±0,5

• 5.2 В помещении, где проводится поверка, должны отсутствовать посторонние источники излучения, а также мощные постоянные и переменные электрические и магнитные поля. В помещении должны отсутствовать механические вибрации. Частота возмущающих вибраций, действующих на интерферометры, не должна быть более 30 Гц, амплитуда скорости колебаний не должна превышать 0,06 мм/е.

• 5.3 Помещение, где проводится поверка, должно быть чистым и сухим, свободным от пыли, паров кислот и щелочей. Допускаемый перепад температуры в течение суток - не более 2 °C. В помещении не должно быть сквозняков.

6 Подготовка к поверке

• 6.1 Проверить правильность подключения всех элементов интерферометров (см. рисунок 1):

  

Рисунок 1: а - стойка настольной установки; b - объектив; с — интерферометрический датчик; d, е - ПК; f - USB-носитель с ключом; g - источник излучения (HeNe-лазер)

• 6.2 Подключить к сети питания испытуемый комплекс.

• 6.3 Произвести загрузку программного обеспечения pShape на входящий в состав интерферометра персональный компьютер.

• 6.4 Включить источник излучения (HeNe-лазер). Лазер готов к работе, когда загорелся зеленый индикатор (около 20 минут после включения). Если в состав интерферометров входит оборудование измерения радиуса, то включить его с помощью выключателя, расположенного с задней стороны прибора.

• 6.5 Запустите программу pShape, Выберите шаблон для следующей новой калибровки и'изепвыберите New [новый] для создания нового шаблона. Выберете метод измерений (отклонение поверхности при однократном отражении или волновая аберрация при двойном прохождении). В зависимости от размера и поверхности (плоская или сферическая) испытываемого объекта выберете необходимый объектив.

• 6.6 Установите отражательную способность, поворачивая регулировочный винт на задней стороне интерферометрических датчиков pPhase® 500/ 1000 при помощи отвертки, монеты или инструмента для регулировки. Возможны следующие установки:

• - 80 % - для зеркальных поверхностей;

• - 4 % - установка по умолчанию для стеклянных поверхностей без покрытия;

• - 1 % - поверхности с просветляющим покрытием (только для pPhase 1000);

• - 0.5 % - поверхности с просветляющим покрытием (только для pPhase 1000);

• - 0 % - интерферометр может использоваться как интерферометр Физо.

• 7 Проведение поверки

  • 7.1 Внешний осмотр

    • 7.1.1 Проверку проводят визуально. Проверяют соответствие расположения органов управления, надписей и обозначений требованиям технической документации.

    • 7.1.2 Интерферометры считаются прошедшими операцию проверки, если корпус, внешние элементы, органы управления и индикации не повреждены, отсутствуют механические повреждения и ослабления элементов конструкции.

  • 7.2 Опробование

    • 7.2.1 Нажмите кнопку Calib [Калибровка] на панели инструментов. Нажмите кнопку Measurement Mask [Маска измерения] на панели инструментов управления, чтобы открыть окно маски измерения. Нажмите кнопку Calibration Controls [Управление калибровкой] на панели инструментов управления, чтобы открыть окно управления калибровкой и зайдите в

раздел Measurement Parameters [Параметры измерения] и проведите установку всех необходимых параметров (см. рисунок 2)____________

Рисунок 2

• 7.2.2 Произвести все необходимые установке в разделе Калибровка фазосдвигателя (см. рисунок 3)

  

Рисунок 3

• 7.2.3 Перейти в раздел Волновая аберрация (Wave aberration) и провести установку длины волны измерений. Для HeNe-лазера необходимо ввести 632,8 нм (см. рисунок 4)

  

Рисунок 4

'ESSbi

• 7.2.4 Нажмите кнопку /Г\ Live Video [Видео реального времени] на панели инструментов управления, чтобы открыть окно видео реального времени.

• 7.2.5 Установите меру шероховатости с параметром Ra из состава государственного вторичного эталона 2.1.ZZA.0034.2015 и поворотом юстировочных винтов предметного столика добейтесь появления в изображении на экране ПК интерференционных полос (не более 4 полос на экран). Наполовину закройте испытываемый образец, например, листом бумаги, а затем сфокусируйтесь на его крае с помощью вертикальной регулировки (см. рисунок 5)

  

Рисунок 5: а - край; b - бумага

• 7.2.6 Регулируйте качающийся стол до получения минимального количества полос (см. рисунок 6). Нажмите кнопку Start Calibration [Начать калибровку] на панели инструментов управления, чтобы начать процесс калибровки.

  

  Рисунок 6

  7.2.7 Интерферометры считаются прошедшими операцию поверки, если на экране отображается четкое изображение образца, а после окончания калибровки программное обеспечение не выдает сообщение об ошибке.

7.3 Подтверждение соответствия программного обеспечения

• 7.3.1 Проверяют соответствие идентификационных данных программного обеспечения сведениям, приведенным в описании типа на интерферометры.

• 7.3.2 Для просмотра идентификационных данных программного обеспечения интерферометров необходимо два раза кликнуть на значок pShape на панели рабочего стола компьютера. В открывшемся главном окне программы можно увидеть наименование программного обеспечение и номер версии.

• 7.3.3 Интерферометры признаются прошедшими операцию поверки, если идентификационные данные программного обеспечения соответствуют значениям, приведенным в таблице 4.

Таблица 4

7.4 Определение метрологических характеристик

• 7.4.1 Определение верхнего и нижнего пределов измерений топограммы относительных высот профиля поверхности

• 7.4.1.1 Установите объектив, обеспечивающий поле зрения не более 40 мм

• 7.4.1.2 В качестве эталонной поверхности используется клин, образованный в результате наклона меры шероховатости из состава государственного вторичного эталона единицы длины в области измерения параметров шероховатости (регистрационный номер 2.1.ZZA.00342015). Высота оптического клина h_ok определяется числом наблюдаемых интерференционных полос по следующей формуле (1):

. — ^jV’²

где Z длина волны He-Ne лазера (632,8 нм),

N - число интерференционных полос в поле зрения (полосой считается перепад интенсивности от черного до черного или от белого до белого).

• 7.4.1.3 Поворотом юстировочных винтов предметного столика добейтесь появления в изображении интерференционных полос. Число полос должно быть не менее 64 для интерферометров с интерферометрическим датчиком pPhase 1000 и 32 - для интерферометров с интерферометрическим датчиком pPhase 500, что соответствует высоте оптического клина 20,2 и 10,1 мкм соответственно.

• 7.4.1.4 Проведите измерения профиля поверхности и по максимальному отклонению (PV) определите верхний предел измерений. Проведите измерение 10 раз. Рассчитайте среднее значение верхнего предела измерений по формуле (2):

  

(2)

• 7.4.1.5 Поворотом юстировочных винтов предметного столика добейтесь появления в изображении минимального числа интерференционных полос.

• 7.4.1.6 Проведите измерения профиля поверхности и по максимальному отклонению (PV) определите нижний предел измерений. Проведите измерение 10 раз. Рассчитайте среднее значение нижнего предела измерений по формуле (3):

  

(3)

• 7.4.1.7 Сохраните полученные данные на жесткий диск.

• 7.4.1.8 Интерферометры считаются прошедшими операцию поверки, если полученные пределы попадают в заявленные пределы

0,032-20 мкм для интерференционного датчика pPhase 1000

0,032-10 мкм для интерференционного датчика pPhase 500

• 7.4.2 Определение абсолютной погрешности измерений топограммы относительных высот профиля поверхности

• 7.4.2.1 Установите меру шероховатости из состава государственного вторичного эталона единицы длины в области измерения параметров шероховатости (регистрационный номер

• 2.1 .ZZA.00342015) на предметный столик интерферометра.

• 7.4.2.2 Произведите настройку прибора перед осуществлением измерения согласно п.7.2.1 -7.2.4.

• 7.4.2.3 Произведите настройку интерференционного изображения.

• 7.4.2.4 Произведите измерения. При этом, во избежание влияния краевых частей пластины и областей, в которых распределение фазы восстановилось неправильно, необходимо использовать маски, чтобы удалить эти области из результата измерения.

• 7.4.2.5 Запишите в протокол значение предельного отклонения от плоскости PVi, отображаемого в окне результатов.

• 7.4.2.6 Сохраните полученные результаты на жесткий диск.

• 7.4.2.7 Повторите операции по п.п. 7.4.2.3 - 7.4.2.6 еще 9 раз.

• 7.4.2.8 Обработка результатов измерений осуществляется по ГОСТ 8.736-2011. Определите среднее арифметическое РИ_Изм измеренных значений предельного отклонения от плоскостности по формуле 4:

(4)

2 * _tJ

где N - количество измерений (У = 10).

• 7.4.2.9 Вычислите оценку среднего квадратического отклонения результата измерения по формуле 5:

/«1______________________________

• 7.4.2.10 Найдите доверительные границы e случайной погрешности при 10 измерениях с доверительной вероятностью Р = 95% по формуле 6:

где t = 2.262 - коэффициент Стьюдента.

• 7.4.2.11 В качестве границы не исключенной систематической погрешности измерений 0 принимается разность между измеренным значением РУ_изл1 и значением меры шероховатости РР_Эт, взятое из паспорта:

(7)

• 7.4.2.12 Вычислить оценку суммарного СКО по формуле 8:

  

(8)

• 7.4.2.13 Вычислить абсолютную погрешность измерений топограммы относительных высот профиля поверхности по формуле 9:

  £ + 0

  

(9)

• 7.4.2.14 Интерферометры считаются прошедшими операцию поверки, если абсолютная погрешность измерений топограммы относительных высот профиля поверхности не превышает ±0,032 мкм.

8 Оформление результатов поверки

• 8.1 Интерферометры, прошедшие операцию поверки с положительным результатом, признаются годными и допускаются к применению. На них выдается свидетельство о поверке установленной формы с указанием полученных по п.п. 7.4.1 - 7.4.2 фактических значений метрологических характеристик интерферометров, указываемых в протоколе поверки (форма протокола приведена в приложении А), и (или) наносят оттиск поверительного клейма согласно Приказу Министерства промышленности и торговли Российской Федерации №1815 от 02.07.2015г. «Об утверждении Порядка проведения поверки средств измерений, требования к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке», и интерферометры допускают к эксплуатации.

• 8.2 Интерферометры, прошедшие операцию поверки с отрицательным результатом, признаются непригодными, не допускаются к применению и на них выдается свидетельство о непригодности с указанием причин. Свидетельство о предыдущей поверке и (или) оттиск поверительного клейма аннулируют и выписывают «Извещение о непригодности» с указанием причин в соответствии с требованиями Приказа Министерства промышленности и торговли Российской Федерации №1815 от 02.07.2015г.

  Начальник лаборатории ФГУП «ВНИИОФИ»

  Старший научный сотрудник ФГУП «ВНИИОФИ»

  
  

  Г.Н. Вишняков

  В.Л. Минаев

Приложение А к методике поверки «Государственная система обеспечения единства измерений. Интерферометры pPhase моделей PLANO DOWN, PLANO/SPHERO UP, ST+R, VERTICAL, UNIVERSAL»

ПРОТОКОЛ

первичной I периодической поверки от «_______»____________201__года

Средство измерений: Интерферометры pPhase моделей PLANO DOWN,_____

(Наименование СИ, тип (если в состав СИ входит несколько автономных блоков

PLANO/SPHERO UP,ST+R, VERTICAL, UNIVERSAL._________________________

, то приводят их перечень (наименования) и типы с разделением знаком «косая дробь» /)

Зав.№ _№/№_____________________________________________

Заводские номера блоков

Принадлежащее_____________________________________________

Наименование юридического лица, ИНН

Поверено в соответствии с методикой поверки «ГСИ. Интерферометры pPhase моделей PLANO DOWN, PLANO/SPHERO UP, ST+R, VERTICAL. UNIVERSAL Методика поверки МП 065.M44-15 », утвержденной ФГУП «ВНИИОФИ» «30» ноября 2015 года.

Наименование документа наповерку, кем утвержден (согласован), дата

С применением эталонов_________________________________________________

(наименование, заводской номер, разряд, класс точности или погрешность)

При следующих значениях влияющих факторов:

(приводят перечень и значения влияющих факторов, нормированных в методике поверки)

• - температура окружающего воздуха, °C

• - относительная влажность воздуха, %, не более

• - атмосферное давление, кПа

Толучены результаты поверки метрологических характеристик:

Рекомендации__________________________________________________________

Средство измерений признать пригодным (или непригодным) для применения

Исполнители:______________________________________________________________

__________________________________________подписи, ФИО, должность

10