Номер по Госреестру СИ: 42997-09
42997-09 Профилометр оптический
(WYKO NT1100)
Назначение средства измерений:
Профилометр оптический «WYKO NT 1100» (далее прибор) предназначен для определения параметров топографии поверхности различных материалов с коэффициентом отражения от 1 до 100 %. оптическим методом.
Применяется в НИТУ «МИСиС».
Профилометр оптический «WYKO NT 1100» относится к классу бесконтактных оптических приборов, принцип действия которых основан на интерференции света.
Оптический профилометр состоит из блока осветителя, смонтированного внутри корпуса прибора, набора различных диафрагм и фильтров, делителя светового пучка, линзы поля зрения (являются сменными), турели с закрепленными на ней интерференционными объективами (различных типов), цифровой камеры, автоматического предметного столика с механической регулировкой угла наклона и дисплея.
Измерения осуществляются по двум различным методикам: фазосдвигающей интерферометрии (Phase-Shifting Interferometry, PSI) и вертикальной сканирующей интерферометрии (Vertical Scanning Interferometry, VSI).
Для проведения измерений методом фазосдвигающей интерферометрии (PSI) используется монохроматический свет. В каждой точке матрицы вычисляется разность фаз между лучами. Для этого разность хода специально меняют малыми шагами по 1/4 длины волны используемого света (1/4). Ограничения этого метода заключаются в том, что перепад высот между соседними точками на поверхности не должен превышать 1/4. Для красного света (1=630 нм) высота ступенек не должна превышать 160 нм.
Метод вертикальной сканирующей интерферометрии (VSI) основан на регистрации интерференционных картин в белом свете при перемещении образца по вертикали. Метод позволяет измерять поверхности с большими значениями параметров шероховатости, а также различные дефекты глубиной до двух миллиметров. Положение реперного зеркала в объективах подобрано таким образом, чтобы оптическая разность хода была равна нулю. При этом условии в интерференционной картине возникают максимумы для всех длин волн, и наблюдается абсолютный максимум интенсивности, регистрируемый видеокамерой. Таким образом, если в некоторой точке образца наблюдается абсолютный максимум, она находится в фокусе. При вертикальном сканировании все точки поверхности поочередно проходят через фокус. По последовательности полученных интерференционных картин видеокамера определяет изменения интенсивности света в каждой точке в зависимости от расстояния. Программа вычисляет положение максимума интенсивности для каждой точки матрицы, после чего восстанавливается форма поверхности, основанная на регистрации интерференционных картин в белом свете при перемещении образца по вертикали.
Прибор снабжен двумя типами интерференционных объективов: объективами Михельсона с увеличением х2,5, х5, хЮ и зеркальными объективами с увеличением х20, х50. Линзы поля зрения (линзы FOV) имеют увеличения кратные х0,5, х0,75, xl, х1,5 и х2. Требуемое увеличение достигается использованием различных комбинаций объектив - линза FOV.
Прибор снабжен цифровой ПЗС-камерой и предметным столиком с программируемым перемещением в горизонтальной плоскости и изменяемым углом наклона.
Управление цифровой камерой и предметным столиком осуществляется с помощью программного обеспечения фирмы Veeco «Wyko Vision 32». Имеющееся программное обеспечение («Wyko Vision 32») позволяет использовать обе методики при одном измерении, строить трехмерные изображения рельефа поверхности, линейные профили поверхности в заданном направлении и гистограммы распределения пиков по высоте, а также позволяет рассчитывать параметры шероховатости различных материалов.
Таблица 1
Измеряемые параметры шероховатости |
Параметры по ГОСТ 2789-73, ИСО 4287 |
Диапазон измерений по вертикали, нм: в режиме фазосдвигающей интерферометрии (PSI), |
0,1......160 |
в режиме вертикальной сканирующей интерферометрии (VSI) |
1-2хЮ6 |
Дискретность отсчета, нм: в режиме фазосдвигающей интерферометрии (PSI), |
0,1 |
в режиме вертикальной сканирующей интерферометрии (VSI) |
1 |
Разрешение по вертикали, нм |
0,1 |
Латеральное разрешение, мкм |
0,8.....13,1 |
Вертикальная скорость сканирования не более, мкм/с |
7,2 |
Габаритные размеры, мм | |
-длина |
400 |
-ширина |
510 |
-высота |
740 |
Питание прибора от сети переменного тока: напряжение, В |
200-240 |
частота, Гц |
50-60 |
Масса, кг |
57 |
Рабочие условия применения:
-температура окружающей среды, °C
-
- изменение температуры окружающей среды в процессе работы не более, °C
-
- частота возмущающих вибраций не более 10 Гц при амплитуде колебаний не более 1 мкм
Метрологические характеристики прибора
Таблица 2
Измеряемый параметр |
Диапазон измерений, мкм |
Случайная составляющая погрешности прибора, % |
Систематическая составляющая погрешности прибора, % |
Ra |
0,025...0,4 |
4 |
5 |
0,4...3,2 |
1 |
1 | |
Rz |
0,0001... 0,10 |
7 |
9 |
0,1...1,6 |
5 |
7 | |
1,6... 12,5 |
4 |
5 |