Zufalls-Phasenschiebe-Interferometer zur Messung sphärischer Flächen

Beschreibung

Vibrationen sind der am stärksten limitierende Faktor der Messgenauigkeit von Formprüfinterferometern. Die wenigen kommerziell erhältlichen vibrationstoleranten Formprüfinterferometer beginnen bei Anschaffungskosten von 120 - 200 TEuro. Gegenstand der Doktorarbeit ist daher die Entwicklung des sog. Zufalls-Phasenschiebe-Interferometers, das einen potentiell kostengünstigeren Ansatz zur vibrationstoleranten Messung sphärischer Präzisionsflächen bietet. Der Aufbau basiert auf einem Fizeau-Interferometer, das nach dem Phasenschiebeverfahren arbeitet. Es werden zwei Sensorsysteme miteinander kombiniert. Das erste besteht aus einem flächenhaft messenden Kamerasensor, der unter dem Einfluss von Vibrationen auf den Messaufbau zu zufälligen Phasenverschiebungen einzelne Interferenzaufnahmen erfasst. Eine sehr kurze Belichtungszeit sorgt dabei für ein "Einfrieren" der Interferenzaufnahmen. Das zweite Sensorsystem ist zeitlich hochauflösend und misst anhand von vier schnell abgetasteten Photodioden in vier Punkten die Phasenverschiebung der Testfläche. Daraus lassen sich durch eine simulationsunterstützte Berechnung der Kugelmittelpunktsverschiebung der Testfläche anschließend die Phasenverschiebungen der gesamten Oberfläche für jedes aufgenommene Interferenzbild berechnen. Aufgrund der zufälligen Phasenverschiebungen wird zur Berechnung der Oberfläche ein speziell entwickelter Zufalls-Phasenschiebe-Algorithmus benötigt. Zur Validierung des Messverfahrens wurden Messreihen mit einer sphärischen Testfläche unter dem Einfluss von Vibrationen durchgeführt und mit den kommerziell erhältlichen vibrationstoleranten Interferometern verglichen. Das Ergebnis zeigt, dass die Leistungsfähigkeit konkurrenzfähig ist und die PV-Werte für die Messungen im einstelligen Nanometerbereich liegen.

Autor*in

Hagen Broistedt

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Interferometrie sphärische Flächen zufällige Phasenverschiebung

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