А. Подвійний мікроскоп в. П. Линника

Перевірка якості поверхонь за допомогою подвійного мікроскопа В. П. Линника здійснюється способом бічного дефокусування або по так званому способу світлового перетину. Сутність цього способу полягає в тому, що зображення щілини, проектоване на випробувану поверхню, відтворює всі звивини і нерівності поверхні, що розглядаються під мікроскопом. Нерівності поверхні по висоті (виступи або западини) викликають ледь помітну расфокусировка і зсув зображення щілини. Нерівності h вимірюють у декількох ділянках поверхні з базою довжиною l, з яких отримують значення Rа і Rz і по табл. 10 знаходяться клас шорсткості (чистоти).

Мікроінтерферометр в. П. Линника

Інтерференційний метод контролю чистоти поверхні заснований на методі «пробного скла» [40, 1] в якому останнє замінено відносної площиною. Інтерференційні смуги, що утворюються на поверхні випробуваної з дрібними нерівностями, представляють вузькі смуги, які можна розглянути тільки під великим збільшенням, тобто за допомогою мікроскопа з збільшенням 100х і більше. Вітчизняна промисловість випускає кілька типів інтерферометрів. Тут описуються мікроінтерферометри В. П. Линника МІІ-4, МІІ-5. Мікроінтерферометр МІІ-5 по відношенню до МІІ-4 спрощений. У ньому відсутні: пристрій для фотографування зображення перевіряється поверхні, механізм повороту і розширення смуг, пристрій для отримання монохроматичного світла і мікрометричні гвинти для взаємно перпендикулярних переміщень предметного столика. Обидва мікроінтерферометра призначені для перевірки шорсткості (чистоти) обробки ловерх-ностей 10-14 класів . Оптичні системи їх для візуального спостереження мають збільшення 490х і поле зору 0,32 мм, а для фотографування у МІІ-4-260х і поле зору - 0, 1 мм.

рис.3

На рис. 3 Показано оптична схема мікроінтерферометра МІІ-4.

Пучок лучей від джерела світла 1 (лампа розжарювання 8 в) направляється конденсором 2 через світлофільтр 3 в площину апертурної діафрагми 4. У фокальній площині проекційного об'єктива 6 поміщена польова діафрагма 5. Паралельний пучок променів після виходу з об'єктиву 6 падає на напівпрозору розділову пластинку 7. Відбита частина пучка променів від пластинки 7, створює першу гілку інтерферометра, збирається в фокальній площині об'єктива 11, на перевіреній поверхні деталі 12, після відбиття від якої знову проходить через об'єктив 11 та пластинку 7, і збирається у фокусі об'єктива 13. Дзеркало 14 направляє пучки, променів в окуляр 15 візирного тубуса, за допомогою якого спостерігається зображення перевіряється поверхні. Минула частина пучка променів (друга гілка мікроінтерферомет ра) черев пластинку 7 падає на компенсатор 8 і збирається у фокусі об'єктива 9. Після відбиття від еталонного дзеркала 10 пучок променів знову проходить через об'єктив 9, компенсатор 8 і падає на пластинку 7, яка одну частину променів також пропускає, а іншу відображає. Компенсатор 8 служить для компенсації ходу променів в платівці 7, утвореною першої гілки інтерферометра. Перша частина променів надалі не бере участь в утворенні зображення, друга ж частина інтерферує з променями іншої гілки інтерферометра, утворює зображення інтерференційних смуг в нескінченності, передане об'єктивом 13 в фокальній площину окуляра 15. Таким чином, в фокальній площині окуляра I можна одночасно спостерігати зображення інтерференційних смуг і зображення перевіряється поверхні. Якщо окуляр 15 видалити, можна розглядати два зображення апертурної діафрагми 4, що є зіницями виходу системи. Від положення цих зображень залежать форма, положення і інтервал між смугами. Світлофільтр 3 застосовується для спостереження інтерференційної картини в монохроматичному світлі. При спостереженні в білому світі світлофільтр вимикається. Мікроінтерферометр МІІ-4 (рис. 4) має підставу 17 з отвором збоку., У яке може бути встановлена ​​фотокамера «Київ» 2 або рамка з матовим склом 1. На порожнистої циліндричної колонці 3 укріплений предметний столик 10, переміщається на ± 5 щ у двох взаємно перпендикулярних напрямках за допомогою двох гвинтів мікрометричних 9 з ціною поділки барабанів 0,005 мм. Предметний столик від руки може бути повернений навколо-вертикальної осі і закріплений затискним гвинтом 11. Для візуальних спостереженні у колонці є тубус, в отвір якого вставляється окуляр 15х збільшення, або гвинтовий окуляр-мікрометр Для вимірювання викривлення інтерференційних смуг.

рис.4

Для напряму променів в око спостерігача в оптичну систему мікроінтерферометра шляхом обертання кільця 4 на тубусі вводиться дзеркало 14 - (див. рис. 3), а при фотографуванні воно виводиться. Фокусування мікроскопа на поверхню перевіряється деталі здійснюється обертанням гвинта 16 (див. рис. 4) і може бути обчислена по барабану, ціна ділення якого 0.003 мм. Найбільш відповідальна частина приладів МІІ-4 і МІІ-5-інтерференційна головка, що знаходиться всередині мікроскопа. Вона складається з трьох частин: освітлювальної, розділової та пристрої для зміни ширини і напрями інтерференційних смуг.

Освітлювальна частина включає ліхтар 7 з гвинтом 8 для центрування лампи і трубу, в якій встановлена ​​горизонтально висувається пластинка 6 з трьома отворами. В один отвір поставлений світлофільтр, два інших отвори вільні і використовуються при роботі в білому світі. Для зміни діаметра апертурної діафрагми служить кільце 5. У середній частині розділової головки встановлені: об'єктив, розділова платівка 7, компенсатор 8 (див. рис. 3) і рукоятка 15 зі шторкою (див. рис. 4) для виключення об'єктива 9 (див. рис. 3) з ходу променів. Третя частина головки містить другий об'єктив, еталонне дзеркало і пристрій для зміни ширини і напрями інтерференційних смуг. Ширина смуг змінюється обертанням гвинта 14 (див. рис. 4) навколо своєї осі, а зміна напрямку смуг - обертанням цього ж гвинта навколо осі всієї інтерференційної головки, гвинта 13 інтерференційні смуги можна змістити в поле зору мікроскопа.

Перед роботою на мікроінтерферометрі включають освітлювальну лампу (8 в, 9 вт) через трансформатор. Перевіряється деталь поміщають на предметний столик досліджуваної поверхнею вниз, до об'єктиву. Видаляючи окуляр з тубуса і центруючи гвинтом 8, джерело світла встановлюють так, щоб зображення нитки лампи знаходилося в зіниці об'єктива. Потім окуляр знову вставляють в тубус, рукоятку 15 повертають до положення покажчика (стрілки) на «вертикально» і, обертаючи мікрометричний гвинт 16, фокусують мікроскоп на поверхню перевіряється деталі. Поворотом рукоятки 15 включають головку об'єктива 12 (стрілка на рукоятці повинна бути горизонтальною), після чого в полі зору видно інтерференційні смуги. Гвинтом 16 досягають різкого зображення смуг і одночасно зображення поверхні перевіряється деталі. Для отримання найбільшого контрасту смуг потрібно поворотом кільця 5 зменшити отвір діафрагми. Інтервал між смугами встановлюється обертанням головки гвинта 14. Цим же гвинтом інтерференційні смуги встановлюються перпендикулярно штрихами на досліджуваній поверхні. Нерівності (виступи або западини) вимірюють двома способами: оцінкою на око і окуляр-мікрометром. Інтерференційні смуги повинні бути орієнтовані перпендикулярно до напрямку подряпин. При оцінці на око визначається частка інтервалу між смугами або на скільки інтервалів згинається, смуга в області проходження досліджуваної подряпини (западини). Глибина западини при роботі з білим світлом визначається за формулою:

h= 0,27 △N мкм, де 0,27 - половина довжини хвилі білого світла в мкм.

При роботі з монохроматичним світлом λ = 0,566 мкм (зелений) або λ = 0,600 мкм (жовтий)

h= λ △N мкм, де h - глибина западини; △N - величина вигину смуги в частках інтервалу;

λ - довжина хвилі світла.

рис.5

Вимірювання нерівностей окуляр-мікрометром ведеться визначенням величини інтервалу між смугами і величини вигину смуги з наступним обчисленням виступу нерівності.

При вимірюванні нерівностей окуляр-мікрометром необхідно одну нитку поєднати з напрямком інтерференційних смуг, а другу з напрямком подряпин на випробуваної поверхні. Далі вимірюють величину інтервалу між сусідніми або кількома смугами шляхом наведення нитки на середину темних смуг (рис. 5) і зняття відповідних відліків А1 і А2 по шкалі й барабану окуляр-мікрометра. Різниця відліків А 1- А2 утворює інтервал між двома смугами. При вимірюванні інтервалів між кількома смугами різниця відліків повинна бути поділена на число інтервалів. Величину вигину смуг вимірюють наведенням рухомої сітки на середину темної смуги в місцях її вершини і западини, беручи відліки по барабану мікрометра А3 і А 4.

Величина вигину смуги знаходиться з виразу6

△N=*n (в смугах) ,де n - число інтервалів між смугами.

Висота нерівності h при білому світі визначається за формулою:

h= 0,27*n мкм

Для визначення середнього арифметичного відхилення профілю Ra і висотою нерівностей Rz, необхідно провести серію вимірювань нерівностей по ділянці випробуваної поверхні з базовою довжиною l.

Точність вимірювання вигину становить на мікроінтерферометрах МІІ-4 і МІІ-5 0,1 смуги, або близько 0,03 мкм.

Для фотографування інтерференційної картини на МІІ-4 замість матового скла потрібно встановити фотокамеру, а діафрагму відрегулювати так, щоб зображення смуг мало найбільший контраст. Експозиція підбирається досвідченим шляхом.