Комплекс аппаратуры для анализа качества поверхностей оптических деталей субнанометрового уровня

Комплекс создан МГТУ им. Н.Э. Баумана в рамках Федерального проекта «Развитие отечественного приборостроения гражданского назначения для научных исследований». Полученные результаты являются уникальными и запатентованы в виде изобретений на устройство и способы.

Импортозамещающий оптический измерительный комплекс высокого пространственного разрешения, обеспечивающего проведение научных исследований и производственного контроля неоднородностей (субнанометрового уровня) поверхностного слоя оптических элементов (зеркал, линз, отражателей и других), характеристик трещиноватого слоя, измерение плёночных и пористых загрязнений их поверхностей с учётом влияния аппаратных ограничений по углам подсвета и дифракции, шумов электронного тракта, рассеяния Рэлея на молекулах в атмосфере. В Комплексе должны быть реализованы методы решения обратных задач, связывающие физические процессы дифракции лазерного излучения (результата интерференции света на частицах) на мелкоструктурных поверхностных неоднородностях и трещиноватом слое с состоянием качества формы высокотехнологичных оптических изделий (эталонов). Разработанная математическая модель метода дифференциального рассеяния, встроенная в Комплекс, обеспечивает измерение и селекцию плёночных загрязнений поверхностей оптических деталей, а также пористых загрязнений их обрабатываемых профилей с учётом влияния аппаратных ограничений по углам подсвета и дифракции, шумов электронного тракта, рассеяния Рэлея на молекулах в атмосфере. Функционально – оптическая схема измерительного комплекса обеспечивает возможность сканирования рассеянного (дифрагированного) лазерного излучения в полусферу при оптимально подобранном угле подсвета (угле падения), а так же высокоточный метрологический контроль в определённом для каждого вида неоднородностей спектральном диапазоне электромагнитных волн от 405 до 900 нм. Конструктивные особенности и схемотехнические решения комплекса обеспечивают высокоточный метрологический контроль показателей качества оптических изделий с габаритными размерами от 30 до 1000 мм.

Технические характеристики комплекса:
1. Погрешность измерений высотных параметров шероховатости Ra, Rz, Rmax, согласно ГОСТ 2789-73 (по параметру среднеквадратического отклонения (СКО)), не более, нм - 0,5
2. Динамический диапазон контролируемых высотных статических параметров шероховатости при минимальном уровне СКО шумов эквивалентных рассеянному лазерному излучению 10-8 ср-1, составляет не менее - 10 порядков
3. Чувствительность на уровне СКО шума , не более, нм - 0,5
4. Спектр поверхностных неоднородностей в области сверх высоких пространственных частот, не менее, мм-1 - 100
5. Режим сканирования исследуемой поверхности в диапазоне углов поверхностного рассеяния индикатрисы в заданном телесном угле контроля:
– по азимутальному направлению относительно измеряемой поверхности - от 0о до 360о
– по углу места относительно измеряемой поверхности - от 0о до 90о
6. Размер контролируемого изделия, мм - от 30 до 1000
7. Возможность исследования как поверхностных неоднородностей, так и плёночных и пористых загрязнений, определяемых трещиноватым слоем профилей оптических деталей на уровне, не более, нм - 10
8. Диапазон измеряемых высотных параметров шероховатости согласно ГОСТ 27964-88 (СТ СЭВ 6134-87, ИСО 4287/2-84), ГОСТ 2789-73: Ra, Rz, нм - от 0,5 до 1
9. Динамический диапазон измеряемой светотехнической характеристики, согласно международному стандарту ISO 13696, характеризующей рассеивающие свойства технологических изделий - ARS (Angle Resolved Scattering – Угловое рассеяние в заданный телесный угол), не менее, порядков - 8
10. Спектральный диапазон работы, нм - от 405 до 900
11. Выходная мощность лазерного излучения, мВт - от 10 до 100
12. Латеральная область подсвета (область измерения), не менее, мм - 2
13. Габаритные размеры (Д×Ш×В), не более, мм - 1000×1000×1000
14. Масса, не более, кг - 50
15. Потребляемая мощность, Вт - 400