Назначение
Профилометр оптический «WYKO NT 1100» (далее прибор) предназначен для определения параметров топографии поверхности различных материалов с коэффициентом отражения от 1 до 100 %, оптическим методом.
Применяется в НИТУ «МИСиС».
Описание
Профилометр оптический «WYKO NT 1100» относится к классу бесконтактных оптических приборов, принцип действия которых основан на интерференции света.
Оптический профилометр состоит из блока осветителя, смонтированного внутри корпуса прибора, набора различных диафрагм и фильтров, делителя светового пучка, линзы поля зрения (являются сменными), турели с закрепленными на ней интерференционными объективами (различных типов), цифровой камеры, автоматического предметного столика с механической регулировкой угла наклона и дисплея.
Измерения осуществляются по двум различным методикам: фазосдвигающей интерферометрии (Phase-Shifting Interferometry, PSI) и вертикальной сканирующей интерферометрии (Vertical Scanning Interferometry, VSI).
Для проведения измерений методом фазосдвигающей интерферометрии (PSI) используется монохроматический свет. В каждой точке матрицы вычисляется разность фаз между лучами. Для этого разность хода специально меняют малыми шагами по 1/4 длины волны используемого света (1/4). Ограничения этого метода заключаются в том, что перепад высот между соседними точками на поверхности не должен превышать 1/4. Для красного света (1=630 нм) высота ступенек не должна превышать 160 нм.
Метод вертикальной сканирующей интерферометрии (VSI) основан на регистрации интерференционных картин в белом свете при перемещении образца по вертикали. Метод позволяет измерять поверхности с большими значениями параметров шероховатости, а также различные дефекты глубиной до двух миллиметров. Положение реперного зеркала в объективах подобрано таким образом, чтобы оптическая разность хода была равна нулю. При этом условии в интерференционной картине возникают максимумы для всех длин волн, и наблюдается абсолютный максимум интенсивности, регистрируемый видеокамерой. Таким образом, если в некоторой точке образца наблюдается абсолютный максимум, она находится в фокусе. При вертикальном сканировании все точки поверхности поочередно проходят через фокус. По последовательности полученных интерференционных картин видеокамера определяет изменения интенсивности света в каждой точке в зависимости от расстояния. Программа вычисляет положение максимума интенсивности для каждой точки матрицы, после чего восстанавливается форма поверхности, основанная на регистрации интерференционных картин в белом свете при перемещении образца по вертикали.
Прибор снабжен двумя типами интерференционных объективов: объективами Михельсона с увеличением х2,5, х5, хЮ и зеркальными объективами с увеличением х20, х50. Линзы поля зрения (линзы FOV) имеют увеличения кратные х0,5, х0,75, xl, х1,5 и х2. Требуемое увеличение достигается использованием различных комбинаций объектив - линза FOV.
Прибор снабжен цифровой ПЗС-камерой и предметным столиком с программируемым перемещением в горизонтальной плоскости и изменяемым углом наклона.
Управление цифровой камерой и предметным столиком осуществляется с помощью программного обеспечения фирмы Veeco «Wyko Vision 32». Имеющееся программное обеспечение («Wyko Vision 32») позволяет использовать обе методики при одном измерении, строить трехмерные изображения рельефа поверхности, линейные профили поверхности в заданном направлении и гистограммы распределения пиков по высоте, а также позволяет рассчитывать параметры шероховатости различных материалов.
Технические характеристики
Таблица 1
| Измеряемые параметры шероховатости | Параметры по ГОСТ 2789-73, ИСО 4287 |
| Диапазон измерений по вертикали, нм: в режиме фазосдвигающей интерферометрии (PSI), в режиме вертикальной сканирующей интерферометрии (VSI) | 0,1......160 1-2хЮ6 |
| Дискретность отсчета, нм: в режиме фазосдвигающей интерферометрии (PSI), в режиме вертикальной сканирующей интерферометрии (VSI) | 0,1 1 |
| Разрешение по вертикали, нм | 0,1 |
| Латеральное разрешение, мкм | 0,8.....13,1 |
| Вертикальная скорость сканирования не более, мкм/с | 7,2 |
| Габаритные размеры, мм -длина -ширина -высота | 400 510 740 |
| Питание прибора от сети переменного тока: напряжение, В частота, Гц | 200-240 50-60 |
| Масса, кг | 57 |
Рабочие условия применения:
-температура окружающей среды, °C
- изменение температуры окружающей среды в процессе работы не более, °C
- относительная влажность, не более, %
- частота возмущающих вибраций не более 10 Гц при амплитуде колебаний не более 1 мкм
Метрологические характеристики прибора
Таблица 2
| Измеряемый параметр | Диапазон измерений, мкм | Случайная составляющая погрешности прибора, % | Систематическая составляющая погрешности прибора, % |
| Ra | 0,025...0,4 | 4 | 5 |
| 0,4...3,2 | 1 | 1 |
| Rz | 0,0001... 0,10 | 7 | 9 |
| 0,1...1,6 | 5 | 7 |
| 1,6... 12,5 | 4 | 5 |
Знак утверждения типа
Знак Утверждения типа наносится на титульный лист руководства по эксплуатации типографским методом и методом наклейки на корпус прибора.
Комплектность
В комплект поставки входит:
1. Профилометр «WYKO NT1100»;
2. Настроечные меры (зеркало из карбида кремния (SiC) и калибровочный ступенчатый образец);
3. Запасные части и принадлежности;
4. Руководство по эксплуатации;
5. Методика поверки.
Поверка
Поверка профилометра оптического «WYKO NT 1100» производится в соответствии с документом по поверке «Профилометр оптический «WYKO NT 1100». Методика поверки», разработанным и утвержденным ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в октябре 2009 г. и включенной в комплект поставки.
Основное поверочное оборудование: эталонные меры шероховатости по ГОСТ 8.296 -78
Межповерочный интервал 1 год.
Нормативные документы
ГОСТ 8.296 - 78 «ГСИ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений параметров шероховатости Rmax и Rz в диапазоне 0,025-1600 мкм»
Техническая документация фирмы-производителя.
Заключение
Тип профилометра оптического «WYKO NT1100» утвержден с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа, и метрологически обеспечен в эксплуатации согласно государственной поверочной схеме.
