单刻线样板检测技术探讨

　　1　检测装置

　　图1为该检测装置示意图。将MHH—4型或6J型干涉显微镜和立式光学计支座置于同一平板上,视被测样板刻线沟槽的深度,在支座的臂架上放入立式光学计光管或接触式干涉仪光管,其上测帽在检测读数时与干涉显微镜的干涉系统一侧臂架保持接触。将干涉显微镜的测微目镜原十字线分划板换以专用分划板,籍此来提高干涉条纹的瞄准准确度,顾及到被测刻线沟槽谷底有呈平面的、角度的或圆弧的,不同样板刻线沟槽有不同的角度或圆弧半径,而且,同一刻线沟槽谷底干涉条纹的角度或圆弧半径的大小随干涉条纹的宽窄而变,为此,该专用分划板上刻有两组图案,其中一组双直线内有30°、37·5°、……75°的角度双线,另一组双直线内有半径为0·2、0·4、……1·0毫米的双圆弧线,其被放大了的某一角度双线和某一圆弧双线如图2所示,小三角顶点和小圆弧顶点A与直线条内边缘A′相切,大三角顶点和大圆弧顶点B与另一直线条内边缘B′相切。

　　2　检测步骤

　　检测沟槽深度H的操作程序大致与干涉显微镜测量制件的表面粗糙度相同,不同的是前者用测微目镜瞄准,用光管读数。对于沟槽谷底为平面的刻线,其相应的干涉条纹峰和谷均为直线条纹,缓慢地转动对焦鼓轮,用分划板图案中的同一双直线前后瞄准这两直条纹;对于谷底为角度或圆弧的刻线相应的干涉条纹,前后分别用分划板图案中的双直线和角度双线或圆弧双线瞄准。在进行上述前后两次瞄准时对焦鼓轮保持往一个方向转动!当对称跨线前后瞄准好后立即在光管上进行读数,两次读数的差值即为被测样板刻线沟槽的深度H。按上述操作,重复测量三次,取三次读数的平均值作为检测结果。

　　3　检测不确定度分析

　　现以用立式光学计光管读数来测量H为50微米,用分度值为0·05微米接触式干涉仪光管来测量H为1微米样板刻线沟槽深度为例,按上述操作方法,影响检测不确定度的主要因素有:

　　3·1　对称跨线法的瞄准误差

　　式中,250·103—明视距离(μm),

　　△″—对称跨线瞄准准确度,为10″,

　　Γ—干涉显微镜总放大倍数为480×,

　　ρ″—换算系数,为2·105。

　　将上述各参数值代入后得

　　因每次测量前后两次瞄准,并重复测量三次,则

　　3·2　光管的读数误差

　　对零和估读误差一般不超过分度值的1/10,用立式光学计光管时,

　　用接触式干涉仪光管时

　　3·3　光管的示值误差

　　用立式光学计光管时,读数范围不超过±60μm,该项误差不大于±0·2μm;