Microinterference methods of surface topography assessment

• Autorzy: Łukianowicz C.

Warianty tytułu

PL

Mikrointerferencyjne metody oceny stereometrii powierzchni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the basic trends towards development of interference methods of surface topography assessment. A short review of interference methods of surface topography assessment on the basis of the phase stepping interferometry technique is produced. The options of surface topography assessment by interference methods are screened. The limits and the fundamental metrological parameters for these methods are laid down. The way to modernize the measuring apparatus being operated in Poland is also presented. An interference measuring system designed for surface topography assessment, as an example of such modernization, is presented. This system enables us to produce topographic maps and isometric surface pictures. Sample experimental results brought about by means of this system are shown herein.

PL

W artykule przedstawiono główne kierunki rozwoju interferencyjnych metod oceny topografii powierzchni. Dokonano krótkiego przeglądu interferencyjnych metod oceny stereometrii powierzchni opartych na technice dyskretnej zmiany fazy. Przedstawiono podstawową ideę oraz teoretyczne podstawy techniki dyskretnej zmiany fazy w zastosowaniu do oceny nierówności powierzchni. Idea ta polega na zarejestrowaniu sekwencji interferogramów badanej powierzchni, przy czym kolejne interferogramy rejestruje się po wprowadzeniu do jednej z interferujących fal świetlnych dodatkowych, dyskretnych zmian fazy. Przeanalizowano także możliwości oceny topografii powierzchni metodami interferencyjnymi z wykorzystaniem istniejących systemów pomiarowych. Podano ograniczenia oraz podstawowe parametry metrologiczne tych metod. Pokazano także sposób modernizacji istniejącej w kraju aparatury pomiarowej. Jako przykład takiej modernizacji, przedstawiono interferencyjny system pomiarowy przeznaczony do oceny topografii powierzchni. System ten zawiera zmodyfikowany, dwuzwiązkowy mikrointerferometr, kamerę TV, komputerowy układ akwizycji obrazów interferencyjnych oraz oprogramowanie przeznaczone do przetwarzania i analizy interferogramów. Pozwala on na tworzenie map warstwicowych oraz izometrycznych obrazów powierzchni. Zamieszczono przykładowe wyniki badań doświadczalnych, uzyskane za pomocą tego systemu.

Słowa kluczowe

EN

surface topography; interferometric measurements

PL

stereometria powierzchni; pomiary interferometryczne

• Wydawca: Komitet Metrologii i Aparatury Naukowej PAN
• Czasopismo: Metrology and Measurement Systems
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 9, nr 3
• Strony: 209--219
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Łukianowicz C.

• Technical University of Koszalin, Mechanical Department

Bibliografia

• 1. Pluta M.: Mikroskopia optyczna. PWN. Warszawa 1982.
• 2. Pluta M.: Mikrointerferometria W świetle spolaryzowanym. WNT, Warszawa 1991.
• 3. Nowicki B.: Struktura geometryczna. Chropowatość i falistość powierzchni. WNT, Warszawa 1991.
• 4. Whitehouse D. J.: Handbook of Surface Metrology. Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia, 1994.
• 5. Linnik W. P.: Pribor dlja interferencionnogo issledovanija otrazajuscich ob'ektov pod mikroskopom (mikrointerferometr). Dokłady AN SSSR, Fizika. nr 1, 1933, s. 18-23.
• 6. Tolansky S.: Multiple-beam Interferometry of Surfaces and Films. Calderon Press, Oxford 1948.
• 7. Nomarski G.: Microinierférometre différentiel a ondes polarisées. J. Phys., le Radium., vol. 16, 1955, 9S-13S.
• 8. Ratajczyk E., Dobosz M.: Optyczne metody pomiaru chropowatości - mikroskopia interferencyjna. Mechanik, nr 7, 1983, s. 425-428.
• 9. Sherrington I., Smith E. H.: Modern measurement techniques in surface metrology: Part II; Optical instruments. Wear, vol. 125, 1988, pp. 289-308.
• 10. Stahl H. P.: Review of Phase-Measuring Interferometry. Proc. SPIE. vol. 1332, 1990, pp. 704-719.
• 11. Bhushan B., Wyant J. C., Koliopoulos C. L.: Measurement of surface topography of magnetic tapes by Mirau interferometry. Applied Optics, vol. 24, no. 10, 1985, pp. 1489-1497.
• 12. Bennett J. M.: Comparison of techniques for measuring the roughness of optical surfaces. Optical Engineering, vol. 24, no 3, 1985, pp. 380-387.
• 13. Bennett J. M., Mattsson L.: Introduction to Surface Roughness and Scattering. Optical Society of America. Washington. D. C. 1989.
• 14. Sommargren G. E.: Optical heterodyne profîlometery. Applied Optics, vol. 20, no. 4, 1981, pp. 610-618.
• 15. Bristow T. C., Arackellian K.: Surface roughness measurements using a Nomarski type scanning instrument. Proc. SPIE, vol. 749, 1987, pp. 114-118.
• 16. Creath K.: Phase-measurement interferometry techniques. Progress in Optics, vol. XXVI, E. Wolf ed., North-Holland, Amsterdam 1988, pp. 349-393.
• 17. Tischer W.: An interference pattern processing technique for optical phase measurement with applications in precision surface metrology. Proc. SPIE, vol. 1226, 1990, pp. 142-150.
• 18. Kujawińska M.: Spatial phase measurement methods. In Interferogram Analysis: Digital Fringe Pattern Measurement Technique. Robinson D. W. and Reid G. T. editors. IOP Publishing. Bristol and Philadelphia 1993, pp. 141-193.
• 19. Kujawińska M.: Ekspertowy system komputerowy do analizy obrazów prążkowych uzyskiwanych w optycznych metodach badań i kontroli. Materiały III Szkoły-Konferencji Metrologia Wspomagana Komputerowo, t. III, Wyd. WSOWŁ, Zegrze 1997, s. 191-202.
• 20. Smereczyńska B., Sałbut L.: Komputerowa analiza interferogramów uzyskiwanych przy pomiarach chropowatości powierzchni za pomocą mikrointerferometru. Materiały III Szkoły-Konferencji „Metrologia Wspomagana Komputerowo", t. II, Wyd. WSOWŁ, Zegrze 1997, s. 129-134.
• 21. Łukianowicz Cz.: Mikrointerferometr do badania topografii powierzchni. Materiały VIII Konferencji „Metrologia w Technikach Wytwarzania Maszyn", t. I, wyd. Politechniki Szczecińskiej 1999, s. 263-270.