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光学干涉法测量表面粗糙度的研究

张锡芳  
【摘要】: 表面粗糙度对工件的性能有很大的影响,传统的触针式表面粗糙度测量法具有0.1nm的灵敏度和很高的横向分辨率,但它是接触式测量,故容易划伤工件表面。而光学方法测量表面粗糙度则可克服这个缺点,并具有nm级甚至更高的纵向分辨率,常用的光学方法包括光干涉法、光散射法、光触针法等。 本论文简要介绍了表面粗糙度的基础知识,对传统的触针法测量表面粗糙度进行了简介,对现已提出的利用光学原理测量表面粗糙度的方法进行了详细的介绍。提出了一种新颖的利用偏振干涉原理测量表面粗糙度的方法,其特点是利用半波片和1/4波片来改变光束的偏振态,使干涉信号最强。依据偏振光学理论并采用琼斯矩阵对该方法进行了理论推导、对采用该法时由于光功率计有限的精度引起的测量不确定度进行了分析、用该法利用稳频稳功率激光器及高稳定光功率计针对某一粗糙度标准量块进行了测量实验。测量结果表明该方法是可行的,且该方法的测量不确定度主要是由光功率计的有限探测精度引起的。 论文所提方法为光学干涉法测量表面粗糙度领域提供了参考。


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