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Reflektivität in voller Bandbreite

Twyman-Green Interferometer mit 0.01µm Genauigkeit

Das Interferometer µPhase basiert auf dem Twyman-Green-Prinzip und vermisst hochpräzise Abweichungen in Planität und Sphärizität, mit einer Genauigkeit bis zu 0.01µm. Die berührungsfreie Messung und Auswertung erfolgt dabei großflächig innerhalb von Sekunden.

Die Interferometer µPhase erlauben es verspiegelte Oberflächen mit 100% Refletivität mit derselben Genauigkeit zu messen, wie vergütete Oberflächen mit 0,2%. rechts: µPhase 3.3 mit motorischem Vertical-Stativ für sphärische Flächen. (Bild: Trioptics GmbH)

Dabei wird ein HeNe-Laserstrahl per Faser in das faustgroße Basismodul geführt und intern auf 5mm kollimiert. Der Strahl kann durch verschiedene Optiken auf Messdurchmesser von 2 bis 150mm geformt werden. Durch weitere Zusatzoptiken lassen sich Durchmesser von 200 und 300mm realisieren. Für sphärische bzw. kugelförmige Flächen sind Objektive verfügbar, die einen großen Radien- und Durchmesserbereich abdecken. Für überproportional große Flächen sind Step- und Repeat-Messungen möglich, die durch eine Stitching-Software zusammengefügt werden. Die ebene oder sphärische Prüfwellenfront wird von der zu untersuchenden Oberfläche zurückreflektiert. Dazu muss die zu prüfende Oberfläche spiegelnd sein, wie z.B. eine polierte (Glas-/Kunststoff-)Oberfläche, diamant-gedrehte oder Metalloberflächen. Die durch die Oberflächenabweichungen deformierte Wellenfront wird intern im Basismodul mit einer Referenzwellenfront überlagert. Die dadurch entstehenden Interferenzen werden von einer Kamera aufgenommen und mit der Mess- und Analysesoftware µShape ausgewertet. Die Messergebnisse können numerisch und graphisch angezeigt sowie gespeichert werden. Die Ausgabe ist entsprechend der optischen DIN/ISO-Normen integriert. Es ist ein Standardmessprotokoll vordefiniert, dessen kundenspezifische Anpassung auf die jeweilige Anwendung möglich ist. Zur Grundausstattung gehören justagefehlerkompensierende Radienmessung und die Messung von transparenten Prüflingen in doppelter Transmission. Windows 10 wird mit der überarbeiteten µShape 7.0 ebenfalls unterstützt. Es gibt unterschiedlichste Module, z.B. für Asphärenmessungen oder ein External Interface zur Integration der Software in (automatisierten) Messsysteme. Als Generic Package wird die Software zudem als Third-Party Software auch zur Digitalisierung von Fremdinterferometern angeboten und vielfach eingesetzt.

Separater Referenzstrahlengang mit Filterrad

 Prinzipieller Aufbau der Interferometer ?Phase, die auf dem Twyman-Green Prinzip basieren. (Bild: Trioptics GmbH)

Prinzipieller Aufbau der Interferometer µPhase, die auf dem Twyman-Green Prinzip basieren. (Bild: Trioptics GmbH)

Eine Besonderheit bietet das High-End Gerät µPhase 3.3: Durch den Twyman-Green Aufbau ist in dem separaten Referenzstrahlengang ein Filterrad integriert. Somit können Einstellungen gewählt werden, die es erlauben, ohne Zusatzelemente verspiegelte Oberflächen mit bis zu 100 Prozent Reflektivität mit derselben hohen Genauigkeit zu messen, wie vergütete Oberflächen mit 0,2 Prozent. Die Einsatzbereiche dieser Interferometer sind breit angelegt: von R&D, Qualitätssicherung bis zur Prüfung in der Produktion. Dazu können auch Prüflingstoleranzen festgelegt werden, sodass eine gut/schlecht Anzeige möglich ist. Für angelernte Mitarbeiter gibt es ein abgesichertes Zugangslevel, sodass auch diese das Gerät bedienen können. Der Installations- und Trainingsbedarf für die Interferometer ist überschaubar und beträgt in der Regel nur ein Tag. Das Handbuch ist mit ca.100 Seiten überraschend schlank. Durch den modularen Aufbau ist es möglich, die für den Anwender optimale Konfiguration zu erstellen. Es gibt Stative für vertikale oder horizontale Messrichtungen, manuell oder motorisch betrieben. Applikationsangepasste Aufbauten sind möglich und spätere Änderungen oder Erweiterungen kostengünstig verfügbar. Durch die kompakte Bauform sind zudem Integrationen in Produktionslinien möglich. Problematisch bei Interferometrie-Messungen im sub-µm Bereich sind üblicherweise Gebäudeschwingungen. Das µPhase ist zwar nicht vibrationsintollerant, zeigt aber eine deutlich geringere Sensitivität als andere Interferometer, weshalb häufig bei den Einsätzen teure schwingungskompensierende Tische nicht notwendig sind. Die 2016 eingeführte dritte Generation der Geräte hat einen USB3.0-Anschluss, sodass auch Laptops eingesetzt werden können.

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