平面等厚干涉仪校准方法探讨

　　0　引言

　　平面等厚干涉仪检定规程于1983年试行,至2003年新的校准规范实施,已整整20年。这期间,随着计算机技术的发展,此类仪器也不断改进,近年来还出现了CCD图像处理的测量模式,减轻了检定人员的视力疲劳,提高了仪器的测量效率。在对JJF 1100-2003平面等厚干涉仪校准规范(以下简称规范)的执行过程中,我们发现存在一定问题。

　　1　关于平面等厚干涉仪结构分类

　　摘录规范第3章:

　　“3概述

　　……按其结构分为用钠光做光源、不带标准平面平晶和用激光做光源、带标准平面平晶的两种平面等厚干涉仪。……”

　　以上阐述容易使人产生误解。

　　实际上,每台平面等厚干涉仪必须带有标准平面平晶,才能进行正常操作,其区别在于仪器内部是否固定安装有标准平面平晶。概述中的所谓“带”,应是指仪器内部结构固定安装有标准平面平晶,所谓“不带”,是指仪器内部结构未固定安装标准平面平晶的平面等厚干涉仪。对于后者,必须配备二等以上准确度等级的标准平面平晶,作为主标准器,方可开展计量检定工作。

　　作为平面平晶检定装置,对于内部结构固定安装有标准平面平晶的平面等厚干涉仪,主标准器就是仪器本身;对于内部结构未固定安装标准平面平晶的平面等厚干涉仪,主标准器是二等以上准确度等级的标准平面平晶,仪器本体是作为配套设备而设置的。

　　2　关于仪器的示值误差

　　根据JJF 1001-1998通用计量术语及定义,测量仪器示值误差的定义是:测量仪器的示值与对应输入量的真值之差。然而,平面等厚干涉仪主要用于测量具有反射表面物体的平面度,没有直接的示值可以读取。平面度是通过仪器测微目镜,测量干涉条纹间距a和弯曲量b,代入公式进行计算而得到测量结果的。只有仪器测微目镜才存在示值误差。规范第6.4条表述为“仪器的示值误差ΔF,用标准平面平晶的平面度偏差来体现”不是很恰当,将此项直接用仪器标准平面平晶的平面度来表示更确切明了。

　　我们还注意到,规范第4.4条表1注释,不带标准平面平晶仪器的示值误差可以不测量(实际上完全可以不测量),但在附录B平面等厚干涉仪示值误差的测量不确定度分析中,测量方法描述的却是在仪器内部结构未固定安装标准平面平晶的平面等厚干涉仪上进行测量的过程,未免自相矛盾。

　　2.1　对于内部结构未固定安装标准平面平晶的平面等厚干涉仪,其平面度如何校准?

　　通常,对于仪器内部结构未固定安装标准平面平晶的平面等厚干涉仪,其主标准器标准平面平晶每年必须送上级计量技术机构进行检定。二等以上准确度等级的标准平面平晶是在平面等倾干涉仪上进行检定的,其测量不确定度根据准确度等级的不同而有所不同:一等标准平面平晶测量的扩展不确定度U不大于0.010μm,k=3;二等标准平面平晶测量的扩展不确定度U不大于0.020μm,k=3。根据规范中表2,校准平面等厚干涉仪示值误差的标准器为一等标准平面平晶。按其规定的方法,对于仪器内部未固定安装有标准平面平晶的平面等厚干涉仪,测量得到的仅仅是校准所用的一等标准平面平晶的平面度,仪器所配置的标准平面平晶并未得到校准。仪器所配置的标准平面平晶即使在仪器内与一等标准平面平晶再测量一次,由于受环境条件等各种因素的影响,与上级计量技术机构的检定结果相比,其测量结果的准确度降低,意义不大。