點衍射干涉儀的精度檢驗方法

點衍射(she)干(gan)涉(she)儀(yi)（Point Diffraction Interferometer，PDI）是(shi)一種基于(yu)衍射(she)干(gan)涉(she)原理(li)(li)的(de)光(guang)學測(ce)量設備。它利用激(ji)光(guang)束小孔后(hou)產生接近理(li)(li)想的(de)點光(guang)源(yuan)對物體表(biao)(biao)面(mian)(mian)進行測(ce)量，可以實現對物體形狀、表(biao)(biao)面(mian)(mian)粗糙度(du)、折射(she)率(lv)等參(can)數的(de)高精度(du)測(ce)量。點衍射(she)干(gan)涉(she)儀(yi)不需(xu)要標準(zhun)參(can)考(kao)件(jian)，可以用于(yu)超高精度(du)面(mian)(mian)型的(de)檢測(ce)，是(shi)一種非常重要的(de)高精度(du)測(ce)量儀(yi)器。

1.1測試光路

測試系統主要由D7點衍射干涉儀主機，準直器，5mm口徑鋁(lv)鏡，光學平臺等構成。

1.2 測試環境(jing)

溫度： 21℃±1℃；

濕度： 30%-70%

1.3 絕 對精度檢測（Accuracy）

絕 對精度的(de)檢測(ce)(ce)采用波前均方根差(cha)(cha)（wavefront RMS differential ，WRMSD）的(de)計算(suan)方法，WRMSD是干涉儀穩定(ding)性(xing)和測(ce)(ce)量有效性(xing)的(de)嚴格標(biao)準。它定(ding)義為(wei)所(suo)有測(ce)(ce)量波前差(cha)(cha)異的(de)均方差(cha)(cha)加上2X均方差(cha)(cha)的(de)測(ce)(ce)量集，并定(ding)義為(wei)所(suo)有測(ce)(ce)量波前的(de)平均值的(de)綜合參考。

測試步驟：

1） 測(ce)試部分從0°開始繞光軸以(yi)45°步長旋轉(zhuan)8次進行測(ce)量。旋轉(zhuan)是必要(yao)的(de)，以(yi)排除測(ce)量系(xi)統設(she)置引起的(de)所有旋轉(zhuan)不對稱像(xiang)差。

2） 測(ce)(ce)試部分從22.5°開(kai)始(shi)繞光(guang)軸以(yi)45°步長旋轉8次進行測(ce)(ce)量。

3） 在沒有平(ping)滑的情況下處(chu)理干涉圖后(hou)，從0°開始的8個波(bo)前(qian)進行(xing)平(ping)均(jun)計算(suan)，得到平(ping)均(jun)波(bo)前(qian)WF0AVG_0，然后(hou)從22.5°開始的8個波(bo)前(qian)也進行(xing)平(ping)均(jun)計算(suan)，得到平(ping)均(jun)波(bo)前(qian)WF0AVG_225。

4） 計(ji)算WF0AVG_0和(he)WF0AVG_225的(de)差異，得到絕 對精度。

上海昊量(liang)光電設備有限公司銷售的(de)點(dian)衍射干涉(she)儀，型號D7在客戶現場進行了干涉儀精度的檢測，實驗測得該干涉儀的精度為0.707nm RMS 。

圖(tu)1 絕對精度檢測結果(guo)

1.4 重(zhong)復(fu)精(jing)度檢測(ce)（Repeatability）

重(zhong)復精度的(de)檢(jian)測(ce)(ce)采用(yong)波前(qian)(qian)(qian)均方(fang)根差（wavefront RMS differential ，WRMSD）的(de)計(ji)算(suan)方(fang)法。對如下圖(tu)2的(de)波前(qian)(qian)(qian)進行重(zhong)復性測(ce)(ce)量，共(gong)計(ji)測(ce)(ce)量30組，每(mei)組測(ce)(ce)量5次(ci)。選取(qu)1,3,5,7…29奇數(shu)組的(de)數(shu)據進行平均，得(de)到(dao)平均波前(qian)(qian)(qian)WF0AVG_29，選取(qu)2,4,6,8…30偶數(shu)組的(de)數(shu)據進行平均，得(de)到(dao)平均波前(qian)(qian)(qian)WF0AVG_30。計(ji)算(suan)WF0AVG_0和WF0AVG_225的(de)差異，得(de)到(dao)重(zhong)復精度。

上海昊量光電(dian)設備有限(xian)公(gong)司銷售的愛沙尼亞Difrotec公(gong)司的點衍射(she)干涉儀(yi)的重復精度，經過測量計算，重復精度為：0.25nm RMS(λ/2500)，如下圖3。

圖(tu)2 鋁鏡面(mian)型3D圖(tu)

圖(tu)3 重復精度檢測(ce)結果

1.5 干(gan)涉儀(yi)系(xi)統(tong)配置

D7：點衍(yan)射干涉儀(yi)主機；DA1：150mm/230mm準直器(qi)

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