Zastosowanie koherencyjnej interferometrii korelacyjnej do pomiarów topografii powierzchni

• Autorzy: Kapłonek W. , Łukianowicz Cz.

Warianty tytułu

EN

Use of coherence correlation interferometry for measurements of surface topography

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Do dokładnej oceny topografii powierzchni często stosuje się metody interferencyjne wykorzystujące światło białe. W referacie przedstawiono metodę opartą na analizie maksymalnej wartości stopnia koherencji czasowej dwóch interferujących fal. Analiza ta jest dokonywana jednocześnie w wielu punktach badanej powierzchni. Metoda ta ma wiele zalet, takich jak szeroki zakres pomiarowy, wysoka dokładność i krótki czas pomiaru. W artykule zaprezentowano wyniki pomiarów topografii różnorodnych powierzchni otrzymane za pomocą tej metody.

EN

White light interferometry have been commonly used for evaluation of engineering surfaces for a long time. Coherence correlation interferometry is new method, which is developed in the last ten years. The paper describes the principles of coherence correlation interferometry application for engineering surfaces topography evaluation. It is based on an analysis of the maximum value of the temporal degree of coherence of two interfering waves. The analysis takes place simultaneously in all surface points. This method has a number of advantages. Large measurement range, high accuracy and short measurement times are among the key features. The results of topography evaluation of various engineering surfaces performed with this method have been presented in the paper. CCI 6000 coherence correlation interferometer by Taylor Hobson was used to carry out the measurements. Accomplished analyses and tests have demonstrated that interference methods allow for a quick assessment and examination of fine machined surfaces. The coherence correlation interferometry becomes particularly useful for this purpose. This technique is employed in the measuring system Talysurf CCI 6000 providing a range of diverse ways of surface topography analysis. The end-user of the system acquires a digital image of the surface’s irregularities heights as the result of the measurement. This image is used in further production of topographic maps, axonometric surface images, surface profile diagrams and calculations of the surface topography parameters.

Słowa kluczowe

PL

pomiary optyczne; interferometria światła białego; topografia powierzchni

EN

optical measurements; white light interferometry; surface topography

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 86, nr 10
• Strony: 43--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kapłonek W.

autor

Łukianowicz Cz.

• Politechnika Koszalińska, Zakład Metrologii i Jakości,

Bibliografia

• [1] Oczoś K. E., Lubimov V., Struktura geometryczna powierzchni – podstawy klasyfikacji z atlasem charakterystycznych powierzchni kształtowanych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2003
• [2] Pawlus P., Topografia powierzchni – pomiar, analiza, oddziaływanie. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2005
• [3] Wieczorowski M., Wykorzystanie analizy topograficznej w pomiarach nierówności powierzchni. Monografia, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2009
• [4] Pluta M., Mikrointerferometria w świetle spolaryzowanym. WNT, Warszawa, 1991
• [5] Whitehouse D. J., Handbook of Surface and Nanometrology, Institute Of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia, 2003
• [6] Jóźwicki R., Podstawy inżynierii fotonicznej. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2006
• [7] Creath K., Phase-Measurement Interferometry Techniques. Progress in Optics, Vol. XXVI, (E. Wolf Ed.), North-Holland, Amsterdam, 1988, 349–393
• [8] Creath K. and Schmit J., Phase Shifting Interferometry. Encyclopedia of Modern Optics (B. D. Guenther Ed.), Oxford, Elsevier, 2005, 364–74
• [9] Tischer W., An Interference Pattern Processing Technique for Optical Phase Measurement with Applications in Precision Surface Metrology. Proceedings. SPIE, Vol. 1226, 1990, 142– 150
• [10] Stahl H. P., Review of Phase-Measuring Interferometry. Proceedings SPIE, Vol. 1332, 1990, 704–719
• [11] Kujawińska M., Spatial Phase Measurement Methods [in] Interferogram Analysis, Digital Fringe Pattern Measurement Technique (D.W. Robinson, G.T. Reid Ed.), IOP Publishing, Bristol and Philadelphia, 1993, 141–193
• [12] Harasaki A., Schmit J., and Wyant J. C., Improved Vertical-Scanning Interferometry. Applied Optics, Vol. 39, 2000, 2107–2115
• [13] Hariharan P. and Roy M., White-Light Phase-Stepping Interferometry, Measurement of the Fractional Interference Order. Journal of Modern Optics, Vol. 42, 1995, 2357–2360
• [14] Schmit J., White Light Interferometry. Encyclopedia of Modern Optics (B. D. Guenther Ed.), Oxford, Elsevier, 2005, 375–87.
• [15] Sommargren G. E., Optical Heterodyne Profilometery. Applied Optics, Vol. 20, No. 4, 1981, 610–618
• [16] Bristow T. C., Arackellian K. , Surface Roughness Measurements Using a Nomarski Type Scanning Instrument. Proceedings SPIE, Vol. 749, 1987, 114–118
• [17] Blunt R. T., White Light Interferometry – A Production Worthy Technique for Measuring Surface Roughness on Semiconductor Wafers. Proceedings of the CS MANTECH Conference, British Columbia, Canada, 2006, 59–62
• [18] Conroy M., Advances in Thick and Thin Film Analysis Using Interferometry. Wear, Vol. 266, No. 5-6, 2008, 502–506,
• [19] Conroy M., Armstrong J., A Comparison of Surface Metrology Techniques. Proceedings of the 7th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments, Journal of Physics, Conference Series 13, 2005, 458–465
• [20] Lee-Bennett I. M., Advances in Non-Contacting Surface Metrology. Optical Fabrication and Testing. Rochester, New York, 2004
• [21] Patorski K., Kujawińska M., Sałbut L., Interferometria laserowa z automatyczną analizą obrazu, K. Patorski Ed. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2005
• [22] Bankhead A. D., McDonnell I., Surface Profiling Apparatus, US Patent No. 7,385,707 B2, 10 June 2008
• [23] Bankhead A. D., UK Patent Application 0206023.4
• [24] Goodman J. W., Optyka statystyczna. PWN, Warszawa, 1993
• [25] Armstrong J., Talysurf CCI- How it works. PowerPoint Presentation, Taylor Hobson. 2005
• [26] de Groot P. and Colonna de Lega X., Angle-Resolved Three-Dimensional Analysis of Surface Films by Coherence Scanning Interferometry. Optics Letters, Vol. 32, No. 12, 2007, 1638–1640
• [27] Talysurf CCI 6000 – The World’s Highest Resolution Automated Optical 3D profiler. Brochure, Taylor Hobson, 2005
• [28] Kapłonek W., Tomkowski R., Analiza topografii dyfrakcyjnych elementów optycznych z wykorzystaniem interferometrii światła białego. Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 55, nr 4/2009, 272–275
• [29] Cincio R., Kacalak W., Łukianowicz Cz., System Talysurf CCI 6000 - metodyka analizy cech powierzchni z wykorzystaniem TalyMap Platinum. Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 54, nr 4/2008, 187–191