白光干涉仪

干涉仪是一种对光在两个不同表面反射后形成的干涉条纹进行分析的仪器。其基本原理就是通过不同光学元件形成参考光路和检测光路。

白光干涉仪工作原理

干涉仪是利用干涉原理测量光程之差从而测定有关物理量的光学仪器。两束相干光间光程差的任何变化会非常灵敏地导致干涉条纹的移动，而某一束相干光的光程变化是由它所通过的几何路程或介质折射率的变化引起，所以通过干涉条纹的移动变化可测量几何长度或折射率的微小改变量，从而测得与此有关的其他物理量。测量精度决定于测量光程差的精度，干涉条纹每移动一个条纹间距，光程差就改变一个波长(～10-7米)，所以干涉仪是以光波波长为单位测量光程差的，其测量精度之高是任何其他测量方法所无法比拟的。

白光干涉仪利用时间相关性非常低的白光通过分光板作为参考光和样品照射光，两路光束很容易被测量。接着光经过反射，相互叠加干涉，记录下干涉图，同时开始高低形貌的测量，物镜在Z轴方向上不断微小的移动，在每个移动位置上都会拍照记录，收集图片用于形成整个三维形貌数据。由于白光有低的相关性，白光干涉仪的特点就是高分辨率逐层地测量反光粗糙面。

白光干涉仪的主要功能：观察、分析、应用

特点：

1 、非接触式测量：避免物件受损。

2 、三维表面测量：表面高度测量范围为1nm--200um。

3 、多重视野镜片：方便物镜的快速切换。

4 、纳米级分辨率：垂直分辨率可以达0.1nm。

5 、高速数字信号处理器：实现测量仅需几秒钟。

6 、扫描仪：闭环控制系统。

7 、工作台：气动装置、抗震、抗压。

8 、测量软件：基于windows 操作系统的用户界面，强大而快速的运算。

应用领域：

1 、半导体晶片。

2 、液晶产品（CS,LGP,BIU）。

3 、微机电系统。

4 、光纤产品。

5 、数据存储盘（HDD,DVD,CD）。

6 、材料研究。

7 、精密加工表面。

8 、生物医学工程。

干涉仪的主要故障

1、干涉环不圆正

原因：

（1）分光板膜层面反向。

（2）两组出射光瞳错位。

（3）分光板、补偿板、移动镜及参考镜有压应力。

检修方法：分光板膜层应是入射光的第二面，如装在第一面，则调出的等倾干圆涉环是直的椭圆形干涉环，可旋松分光板的三只宽头螺钉，取出分光板，反过180°重新装入金属框内，把三只宽头螺钉旋到原来的压紧力。分光板调整请参考故障检修方法。分光板，补偿板的宽头螺钉，移动镜及参考镜的调节滚花螺钉压紧 力过大，使各镜片逐步变形产生等倾干涉圆环不规则，适当放松过紧的 螺钉即可消除。

2、读数空位大于 0.03mm

原因：

（1）传动螺母和丝杆的配合间隙大。

（2）拖板体下面的顶块间隙偏大。

（3）档板与导轨配合过松。

检修方法：可先调整顶块间隙，拖板体在工作状态下旋松顶块螺钉，左手大拇指将拖板体向读数头方向轻推，中指压紧顶块，然后固紧顶块螺钉。如果仍未达到要求，调整档板与导轨的间隙达 0.02mm，再调节传动螺母上的两只螺钉（老产品有四只）。

3、转动粗动手轮时拖板不走。

原因：

（1）仪器受强烈冲击后，丝杆向尾架方向脱出，造成读数头啮合齿轮错位。

（2）传动小齿轮固紧螺母松动，造成传动小齿轮与丝杆打滑。

（3）大齿轮及粗动手轮的压紧螺母松动。

检修方法：首先检查粗动手轮压紧螺母，然后检查精密丝杆是否向尾架方向脱出，如已脱出，可松动尾架三只螺钉，一面将丝杆推向读数头，一面慢慢转动粗动手轮，最后旋紧尾架三只螺钉，如果是小齿轮固紧螺母和大齿轮固紧螺母松动，先拆去传动盒盖，再拆下门字架，固紧螺母，重新依次装配即可。

4、转动微动手轮时拖板不走。

原因：

（1）传动小齿轮压紧螺母松，使盆形弹簧片无压紧力，造成 蜗轮空转。

（2）粗微动有脱开机构的干涉仪，蜗杆压紧弹簧片失灵。

（3）微动手轮压紧螺母松。

检修方法：先检查微动手轮的压紧螺母。然后打开传动盒盖，取下门字架，旋紧传动小齿轮压紧螺母，使盆形弹簧片压紧蜗轮，此时转动蜗轮应带动精密丝杆，依次装好拆下的另件。如果是脱开机构，应检查蜗杆拖板是否已被压死。如被压死，可拆下左右压块，清洗、上油（7101 油脂）重新装配即可，如蜗杆拖板较松，说明蜗杆拖板的弹簧压力减小，（1）可拆下弹簧改小 R 增加弹性。（2）调换弹簧片。

5、转动粗动手轮时，等倾干涉环从中心向外漂移。

原因：入射的光源不垂直于移动镜。

检修方法：此种现象，并非仪器故障，主要是入射的光源不垂直于移动镜，因多数易误解为导轨直线性不好所致，故亦在此说明。首先调整干涉仪三只底脚调平螺钉，使仪器基本按放水平，然后调整光源，使扩束激光充满固定镜，将移动镜调至零光程附近，转动粗动手轮调等倾直条纹，说明扩束激光基本垂直于移动镜，此时转动粗动手轮出现的干涉圆环就不会漂移。

6、白光干涉条纹不对称。

原因：

（1）受运输冲击或使用过程中碰过分光板和补偿板两板平行度已被破坏。

检修方法：调整分光板与补偿板的平行性，在没有自准直仪时，可通过两板同时观察室内目标物。如日光灯，调节两板上的宽头螺钉，使双象基本重合，这时调出的白光彩色条纹可达到基本对称，如仍有不对称现象，可调节补偿板的三只宽头螺钉达到完全对称。

7、波长测定值偏长。

原因：

（1）拖板体测面弹簧片压力太紧。

（2）档板与导轨配合过紧。

（3）导轨面润滑油脂太厚。

（4）蜗轮稍有打滑。

（5）丝杆尾架压紧力偏小。

检修方法：先检查拖板体测面的弹簧片是否太紧，如太紧可将弹簧变形减少压力的办法解决。第二取下拖板体，检查开合螺母上的档板与导轨面的配合是否过紧，如过紧可调整档板，旋松两只螺钉，提高档板与导轨接触 处垫入 0.02mm 厚的锡片，放下档板，固紧螺钉，拿掉锡片。第三导轨如加上厚的油脂，会使拖板增加阻尼或厚的油脂上带有杂质，会使拖板不按导轨直线移动。应清洗后重新上油。第四检查尾架内的弹簧，如压紧 力偏小，可把滚花螺套旋出，将弹簧拉长即可。如遇蜗轮稍有打滑，检修时必须小心拆装，先拆下传动盒盖，拆下门字架，取下小钢球，旋下小齿轮压紧螺母，用专用夹具取下读数盘， 平面轴承，盆形弹簧片、蜗轮等。在汽油中清洗、烘干，重新涂硬性润滑油脂（杭光 3#或 7107 油脂），重新装配时可在平面轴承与读数盘之间 加 0.2mm 的金属垫片，手感磨擦力有所增加后，依次重新装配，再进行测量检查。

干涉仪的维护

1、仪器应妥善地放在干燥、清洁的房间内，防止振动，仪器搬动 时，应托住底座，以防导轨变形。

2、光学零件不用时，应存放在清洁的干燥盆内，以防止发霉。反光镜、分光镜一般不允许擦拭，必要擦拭时，须先用备件毛刷小心掸去灰尘，再用脱脂清洁棉花球滴上酒精和乙醚混合液轻拭。

3、传动部件应有良好的润滑。特别是导轨、丝杆、螺母与轴孔部分，应用T5精密仪表油润滑。

4、使用时，各调整部位用力要适当，不要强旋、硬扳。

5、导轨面丝杆应防止划伤、锈蚀，用毕后，仍保持不失油状态。

6、 经过精密调整的仪器部件上的螺丝，都涂有红漆，不要擅自转动。