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一、斜入射法簡介

在檢測寶石基片、陶瓷盤等面形粗糙度較大的待測件時，常常會因?yàn)榇郎y件面形PV值過大而超出干涉儀的測量范圍，因此要采用斜入射法測量材料面形。

二、測量原理

采用斜入射法檢測大口徑平面面形的基本原理如圖1所示。由斐索干涉儀參考平面A透射的波面經(jīng)待測平面C反射后，入射到標(biāo)準(zhǔn)反射鏡B并按原光路返回，與參考波面干涉形成干涉條紋。斐索干涉儀的測試結(jié)果表示被測面相對于干涉儀參考面的偏差。

圖1 斜入射法測量光路圖

可以看出，斜入射法檢測與一般的干涉檢驗(yàn)不同，光線在被測面上反射了兩次，由此引起的結(jié)果是將被測面的面形誤差放大了兩倍。因此必須將檢驗(yàn)得到的波面面形數(shù)據(jù)縮小四倍，這樣才能真實(shí)地反映出被檢鏡面的面形情況。另一方面，在檢測過程中光束斜入射到待測面上，形成的干涉圖呈橢圓形，要根據(jù)光瞳面與被測面的映射關(guān)系進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，進(jìn)而恢復(fù)待測面形。

三、特征參數(shù)分析

1）空間分辨率

對于同一被測件，斜入射干涉圖在橫向被壓縮，所得被測件波面的橫向空間分辨率降低。由圖1可知，斜入射測量得到的波面沿被測件傾斜方向壓縮比為 cos α，即

α角的增大會導(dǎo)致斜入射干涉圖橫向分辨率損失變大。

2）干涉圖比例因子

干涉圖比例因子（ISF）反應(yīng)了干涉圖所代表的被測波前與實(shí)際被測物體表面面形信息的關(guān)系。斐索干涉儀正入射測試時，干涉圖比例因子為0.5。斜入射測量裝置的干涉圖比例因子為:

測量斜入射角度α計算出干涉圖比例因子后，便可以由測試波面估算出待測面的面形。當(dāng)α＝60°時，斜入射的干涉圖比例因子與正入射時相同。

3）條紋對比度

根據(jù)干涉條紋對比度的定義式，兩次反射斜入射的干涉條紋對比度C可以表示為:

式中 R_A、R_B分別為A、B正入射時的光強(qiáng)反射比，R_C(α)是入射角為α時C的光強(qiáng)反射比?？梢姰?dāng)平面A、B材料性質(zhì)確定后，條紋對比度隨著斜入射角α和C的反射率變化而發(fā)生變化。根據(jù)公式，要獲得高對比度的干涉條紋需要選擇較大的入射角。

綜合斜入射角α對干涉圖分辨率、干涉圖比例因子與條紋對比度的影響，實(shí)際測量時應(yīng)合理選擇α值。