Об измерении ширин интерференционных полос в спекл-итерферометрической резольвометрии
Арсеньев Дмитрий Валерьевич
Красноярский государственный университет

Научный руководитель: Сорокин Анатолий Васильевич, К.ф.-м.н.

В настоящее время спекл-интерферометрия и спекл-фотография широко используются в различных областях науки и техники: определение перемещений, механических напряжений, деформаций, вибраций и поворотов диффузных объектов, бесконтактное измерение шероховатостей. Возможно использование спекл-интерферометрии для определения разрешающей способности.

Существует патент на изобретение, полученный на кафедре квантовой электроники КрасГУ, в котором описан способ получения резольвограмм с помощью спекл структуры и устройство для его осуществления. Суть изобретения состоит в том, что в качестве тест-объекта используется спекл-структура с заданными параметрами, которая дважды экспонируется на тестируемый светочувствительный материал, причем между экспозициями вращают образец на заданный угол вокруг оси, перпендикулярной плоскости образца. Далее спекл-фотографию с двойной экспозицией, после стандартной обработки, просвечивают когерентным излучением и анализируют интерференционную картину. Представленный способ и устройство предполагают достаточно точное измерение ширин интерференционных полос, полученных при дифракции когерентного пучка на спекл-интерферометрической резольвограмме. Расчетным параметром для определения разрешающей способности является ширина интерференционной полосы. Известно, что спекл-структура ухудшает изображение, и уменьшает точность измерения ширин интерференционных полос. В связи с этим возникла необходимость разработки и оптимизации методики, которая бы позволила по возможности точно и достаточно быстро измерять ширину полос интерференционной картины, обладающую спекл-структурой.

Для улучшения видимости профиля интерференционных полос используется устройство, осуществляющее периодические смещения спекл-фотографии в плоскости, перпендикулярной к лазерному лучу, с небольшой амплитудой, что приводит к усреднению спекл-шумов. На полученных микрофотограммах интерференционной картины (см. рис.1 а - без усреднения, б - с усреднением) наблюдается заметное улучшение видимости профиля, и появляется возможность измерить ширину полосы более точно визуальным методом или с помощью фотопленки.

Измерение ширины полосы производилось на трёх расстояниях от спекл-фотографии до интерференционной картины: , , . Относительная погрешность для этих трех вариантов практически не отличается. Для и измерение ширины интерференционной полосы производилось с использованием микрофотометра ИФО-451. Для - штангенциркулем. Измерения проводились как по минимумам, так и по максимумам интерференционной картины.

рис.1

Установлено, что измерение по минимумам дает более точный результат. Периодические смещения спекл-фотографии производились в двух взаимно-перпендикулярных направлениях: вдоль интерференционных полос, и соответственно перпендикулярно им

По итогам работы можно сделать следующие выводы.

  1. Разработана и создана экспериментальная установка для получения
    спекл-фотографий с двойной экспозицией, на базе которой разработаны
    и опробованы различные методы измерения ширин полос со спекл-структурой.

  2. Определена погрешность различных методик, и выявлена оптимальная, позволяющая производить измерения с точностью до

  3. Установлено, что измерение ширин интерференционных полос с наименьшей погрешностью дает методика с использованием усреднения колебательными смещениями спекл-фотографии в направлении, перпендикулярном интерференционным полосам.

  4. Экспериментально определена оптимальная величина амплитуды усредняющих колебаний, равная диаметру просвечивающего пучка.

  5. Представленная методика может быть использована для разработки автоматизированного метода измерения ширин интерференционных полос, а так же для создания лабораторной работы по физике спеклов.
(c) АСФ России, 2001