基于不同光路仪器的平晶表面形状判断方法探讨

　　0　引言

　　平晶表面形状的判断方法,对于平晶平面度的准确计算非常重要。在各判断方法中,尤以JJG28-2000《平晶检定规程》附录D中给出的加压分析判断法最为重要。在不同光路的仪器上(被检平晶的不同定位方法),使用工作平晶测量零件表面平面度时,要了解其原理,灵活运用,否则会得出错误的判断和结论。

　　例如对于C4-1型平面等厚干涉仪,在加压点与等厚干涉条纹曲率中心相对位置的判断上,要有清楚的认识,需要搞清仪器的成像原理。又如对于不同光路的仪器,形成等厚干涉条纹的空气楔构成与被检平晶的定位。仔细分析,弄清原理,才能准确判断。阶跃温升法通用性和准确性极强;试测分析判断法仅适用于冬夏温差较大的情况,对于平面度较小的一级平晶判断准确性较差,没有丰富的经验要慎用,且需用另一种判断法验证。

　　1　平晶表面形状判断方法

　　平晶有效直径范围内平面度的计算公式为

式中:Fd为被检平晶有效直径范围内的平面度,μm;ΔFd为标准平晶在被检平晶的有效直径范围内的平面度,μm;F1为被检平晶与标准平晶在被检平晶有效直径范围内的平面度的叠加值,其值的正负需根据平晶表面形状的凹凸情况判断决定(即凸为正,凹为负),μm。

式中:a为等厚干涉条纹间距,格;bd为被检平晶过直径处等厚干涉条纹的弯曲量,格;λ为照明光的波长,μm。

式中:d为被检平晶的有效直径, mm;F96为标准平晶在96 mm范围内的平面度值,μm。计算Fd时, F1的符号必须依据凹凸判断给出,F1的符号判断方法有以下三种:

　　1)加压分析判断法

　　根据干涉条纹变密还是变疏来判断加压点位置是否是接触点(变密则加压点是接触点,变疏则另一侧是接触点),最后依据接触点和干涉条纹曲率中心位置关系判断平晶表面形状的凹凸情况(如果接触点与干涉条纹曲率中心位于同一侧,表面为凸,异侧则为凹)。在JJG28-2000平晶检定规程附录D中有如上表述。在实际操作中必须灵活运用,清楚原理,才能准确判断。

　　2)阶跃温升法

　　首先确认实验室温度、恒温和等温时间、温度随时间的变动量均符合检定规程的要求,且干涉条纹已经调整到3或5条。恒温一段时间后,确认可以进行表面形状的凹凸判断时,仔细观察并记下干涉条纹的弯曲量和条纹弯曲方向,接着在仪器内靠近被检平晶周围,产生一个局部温度快速上升的环境。注意不要碰到平晶,过一段时间后,再次观察干涉条纹,当然能连续观察最好。

　　如果干涉条纹弯曲量减小,变直,甚至干涉条纹弯曲方向改变,则平晶表面形状为凸;如果干涉条纹弯曲量增大,且干涉条纹弯曲方向不变,则平晶表面形状为凹。