юстировкой микрообъектива в отверстии диффузора добиваются минимального диаметра светового пучка на экране для последующего контроля продольных смещений зеркала;
последовательными угловыми перемещениями зеркала и автоколлиматора смещают автоколлимационный блик от зеркала 5 в центр поля зрения автоколлиматора для последующего контроля угловых смещений зеркала;
устанавливают расстояние между диффузором и зеркалом 5, непревышающее 20 мм. Увеличение указанного расстояния приводит к ухудшению качества получаемых интерферограмм;
перемещением зеркала 3 выравнивают оптические длины путей через элементы 19, 2, 3, 13 и через элементы 19, 18, 71, 4, 5, 4, 13. Допускаемые отклонения оптической длины путей —1 не более 5 см;
шкалу микрометра бокового сдвига устанавливают на нуль.
Затемняют помещение. Допускается для освещения рабочего места использовать темно-зеленый фильтр.
Заряжают две фотопластинки в узле крепления голограмм при закрытом затворе 21. На пульте устанавливают выбранное при подготовке к работе время экспонирования.
Отключают вентиляцию в помещении.
Голограммы получают в следующем порядке:
открывают затвор 12
выжидают 15 с, во время которых обеспечивают минимум вибраций и воздушных потоков в помещении (не двигаться, не открывать двери, выключить близко расположенные станки и т. д.).
Для экспонирования фотопластинок открывают затвор 2/, включают программное проявляющее устройство и осуществляют химико-фотографическую обработку вспомогательной голограммы. Вторую фотопластинку не обрабатывают. Закрывают затвор 12t открывают затвор 21.
Получение голографических интерферограмм сдвига контролируемого зеркала.
После получения голограмм контролируемого и образцового зеркал в исходном положении проводят сдвиг блока зеркал, наблюдение голографической интерферограммы в реальном времени и получение двухэкспозиционной голографической интерферограммы. Весь процесс проводят дистанционно с пульта управления при непрерывном визуальном контроле через автоколлиматор и вспомогательную голограмму.
Выполняют боковое перемещение каретки механизма ■сдвига с закрепленными на ней контролируемым 5 и образцовым 8 зеркалами на 'Ло диаметра зеркала 5;
перемещением каретки вдоль оптической оси и угловыми перемещениями добиваются изображения автоколлимационного блика в центре поля зрения автоколлиматора и минимального диаметра пятна от объектива на экране;
при открытом затворе 21 и закрытом затворе 12 визуально наблюдают через вспомогательную голограмму голографическую интерферограмму сдвига в реальном времени в полосах конечной ширины, создаваемых наклоном блока зеркал и поверхности стола;
регулированием угла наклона блока зеркал к поверхности стола добиваются появления интерференционных полос с периодом 2—5 см в плоскости диффузора;
угловым перемещением блока зеркал относительно вертикальной оси ориентируют интерференционные полосы на контролируемом зеркале 5 параллельно горизонтальному штриху сетки, нанесенной на диффузор;
при измерениях только радиуса кривизны при изгибе интерференционных полос, превышающем 0,2 периода полос, повторяют ■операции, перечисленные в настоящем пункте, уменьшив значение поступательного сдвига;
определяют, в каком порядке достигается горизонтальность полос на зеркалах 5 и 8: на 5-м раньше чем на S-м, или наоборот. В первом случае разность AR берут со знаком «плюс»; во втором— со знаком «минус»;
закрывают затвор 21;
снимают показания микрометра бокового сдвига каретки механизма сдвига голографического интерферометра.
Для регистрации голографической интерферограммы сдвига методом двух экспозиций:
открывают затвор 12;
выдерживают паузу 15 с, обеспечив минимум вибраций и воздушных потоков;
открывают затвор 21 и экспонируют повторно непроявленную фотопластинку в течение такого же времени, что и при первой экспозиции;
закрывают затвор 21;
вынимают фотопластинку из держателя узла крепления и осуществляют химико-фотографическую обработку;
обрабатывают фотопластинку в отбеливающем растворе хлорной меди до исчезновения темной окраски в фотослое, вызванной металлическим серебром;
высушивают голограмму в этиловом спирте.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Получение фотоснимков голографических интерферограмм сдвига
Голографическую интерферограмму сдвига выпуклых сферических зеркал регистрируют в восстановленном с дважды экспонированной голограммы мнимом изображении диффузора, для чего необходимо:
установить дважды экспонированную, полностью обработанную, отбеленную и высушенную голограмму в держателе узла крепления на месте экспонирования;
установить на поверхности стола зеркало 9 и объектив;
поворотом зеркала 20 направить луч лазера через элементы 9 и 10 на голограмму в узле крепления;
установить на поверхности стола фотоаппарат;
провести фотографирование восстановленного изображения на фотопленку при 4—9 различных экспозициях;
провести химико-фотографическую обработку фотопленки в соответствии с инструкцией по обработке;
получить 4—9 экземпляров увеличенных фотографий голографических интерферограмм в масштабе 10 : 1—3 : 1;
провести контроль размера масштабных искажений, вносимых в процессе фотографирования, на увеличенном изображении голографических интерферограмм. Для этого на фотоизображении сетки узлов, нанесенной на диффузор согласно п. 3.1, измерить расстояния из центрального до каждого из узлов вдоль штрихов сетки с относительной погрешностью ±0,5%. Для каждой координатной оси построить график зависимости координат узлов от номера узла. Сравнить полученный график с учетом различия масштабов с аналогичным графиком, полученным при измерениях на диффузоре по п. 3.1. При различии координат, соответствующих одинаковым точкам, не превышающем 1—2%, масштабными искажениями пренебрегают.
Определение радиуса кривизны
Голографическая интерферограмма сдвига выпуклых сферических зеркал в полосах конечной ширины при отсутствии местных ошибок поверхности представляет собой систему эквидистантных прямолинейных полос, период которых определяется настройкой схемы, а ориентация в плоскости интерферограммы есть функция значения поступательных и угловых перемещений и радиуса кривизны.
Если радиусы кривизны контролируемого и образцового зеркал одинаковы, ориентации интерференционных полос для обоих зеркал тоже одинаковы. Если радиусы кривизны различны, то по‘ углу между направлениями полос судят о разности значений радиусов кривизны контролируемого и образцового зеркал.
Радиус кривизны контролируемого зеркала определяют сравнением с радиусом образцового зеркала. Модуль разности радиусов кривизны определяют по формуле
|Д/? = —— -tg а, 1 1 2 Z.8 6
где 7?0 — радиус кривизны образцового зеркала, указанный в паспорте;
L — значение бокового сдвига, отсчитываемое по микрометру механизма перемещений установки типа УИГ-2Г-1 и определяемое согласно п. 4.3.7;
6 — период интерференционных полос голографической интерферограммы контролируемого зеркала;
а — угол наклона между полосами на голографической интерферограмме контролируемого и образцового зеркал. Для измерения S и а на интерферограмму наносят тетку прямолинейных параллельных линий, проходящих по центрам темных полос интерферограммы.
На интерферограмму контролируемого зеркала наносят в любых точках четыре линии, перпендикулярные к полосам интерферограммы (черт. 2).
Проводят серию из п (п^Ю) единичных наблюдений Среднее значение периода интерференционных полос 6 определяют по формуле
і п
и принимают его за результат измерений.
Проводят серию из N (jVj^IO) единичных наблюдений а,. Среднее значение угла наклона между полосами контролируемого и образцового зеркал а определяют по формуле
где N — число полос на интерферограмме образцового зеркала, принимаемое за результат измерений.
Для определения знака разности Д7? пользуются следующим правилом, используя прием, изложенный в п. 4.3.7.
Если в процессе перемещения блока зеркал отмечено, что го-
/—координатная сетка, нанесенная на диффузоре; 2—интерферограмма контролируемого зеркала; 3—интерферограмма образцового зеркала; а/ —угол между интерференционными полосами на образцовом и контролируемом зеркалах; —период интерференционных полос
Черт. 2
ризонтальное положение вначале принимают полосы на интерферограмме контролируемого зеркала, а затем образцового, то разность АТ? берут со знаком «плюс».
Если сначала горизонтальными становятся интерференционные полосы на интерферограмме образцового зеркала, то разность АТ? берут со знаком «минус».
Значение радиуса кривизны контролируемого зеркала R определяют по формуле
/?=/?0+Д7?,
где Т?о — радиус кривизны образцового зеркала, указанный в паспорте;
АТ? — измеренная разность радиусов кривизны образцового и контролируемого зеркал, определенная по п. 5.2.2.
Погрешность измерений.
Расчет погрешности измерений разности радиусов кривизны — по ГОСТ 8.207—76. Основная относительная погрешность измерений разности радиусов кривизны при доверительной вероятности Р = 0,95 не превышает 10-4 Т?о, где Т?о — радиус кривизны образцового зеркала, м.
Наличие местных ошибок поверхности зеркал вызывает деформацию интерференционных полос сдвига. За средний радиус кривизны зеркала принимают радиус кривизны идеальной опорной сферы, аппроксимирующей реальную поверхность так, что прямые полосы интерферограммы опорной сферы, наложенные на соответствующие деформированные полосы интерферограммы поверхности контролируемого зеркала, обеспечивают минимум суммы квадратов смещений точек искривленной полосы от точек соответствующей прямой. Интерферограмма бокового сдвига дает возожность построить профиль нормальных отклонений поверхности контролируемого зеркала от опорной сферы в произвольном сечении поверхности плоскостью, параллельной направлению сдвига, в том числе в диаметрально противоположной плоскости. При обработке изображений интерферограмм для построения профиля указанного сечения необходимо провести следующие операции:
нахождение линий центров интерференционных полос;
введение системы реперных точек в заданном сечении поверхности;
расчет интерферограммы опорной сферы;
определение по интерферограмме порядка интерференции в реперных точках;
расчет функции местных ошибок поверхности контролируемого зеркала.
Аналогично проводят обработку увеличенных изображений голографических интерферограмм, полученных по п. 5.1.1.
Линии центров интерференционных полос находят графически на увеличенном изображении голографической интерферограммы сдвига контролируемого зеркала. Для этого проводят штрих толщиной не более V20 расстояния между полосами по центральной линии каждой темной полосы интерферограммы.
На горизонтальном диаметре интерферограммы зеркала наносят систему эквидистантных реперных точек. Для этого проводят диаметр, параллельный горизонтальному штриху сетки диффузора:
измеряют длину D стороны квадрата сетки диффузора;
вычисляют коэффициент увеличения интерферограммы по формуле
вычисляют длину А реперного отрезка по формуле
А = а-К,
где а — значение бокового сдвига зеркала, определенное по п. 4.3.7;
наносят на горизонтальный диаметр, начиная от центра, в обе стороны систему 2М реперных точек с абсциссами хт=±т-А (/п = 0, 1, 2 м);через каждую реперную точку проводят прямую, перпендикулярную к горизонтальному диаметру.
В произвольном сечении интерферограммы зеркала, параллельном горизонтальному диаметру, образуется система реперных точек на пересечениях этого сечения со всеми вертикальными прямыми.
Расчет интерферограммы опорной сферы проводят в следующем порядке:
вводят систему координат с началом в центре зеркала и осями х и у, направленными соответственно горизонтально по направлению сдвига зеркал и вертикально;
измеряют координаты утп точек пересечения каждой вертикальной прямой с линиями центров интерференционных полос, проведенных по п. 5.3.1. При этом абсциссу реперной точки хт вычисляют по формуле хт= т-А, где т^.О/2а— номер реперной точки, а — значение сдвига, D — диаметр зеркала, п — номер полосы; |n| < N/2, N — число интерференционных полос;
находят систему эквидистантных прямых полос интерферограммы опорной сферы, удовлетворяющих уравнениям у— Тх--пЪ,п. | < 2V/2, где Тиб находят в результате решения системы уравнений
ЛГ/2 7V/2
Л т/утп— тТА — пЪ1=0-,
т = -М/2 n = —N!2
т/2 JV/2
S X п/утп — тТА — пЪ/=0.
' т =—ЛГ/2 л = —JV/2
Примечание. При измерении радиуса кривизны зеркала в случае искрив* ленных полос интерферограммы по п. 5.2.2 следует в качестве отсчетов значения угла а,- брать результаты единичных измерений угла между направлениями интерференционных полос образцового зеркала и направлением полос, соответствующих опорной сфере, вычисленным по п. 5.3.3.