Antes de olhar para os problemas que a vibração causa ao usar um interferômetro a laser e as formas como seus efeitos podem ser superados, vale a pena descrever brevemente como funciona a interferometria a laser.

Como funciona um interferômetro

Os interferômetros podem medir objetos com extrema precisão. Eles trabalham pegando um feixe de luz e dividindo-o em duas partes iguais usando um divisor de feixe, efetivamente um pedaço de vidro revestido com prata. Quando a luz brilha no divisor de feixe, metade da luz passa e metade é refletida de volta. Um dos feixes (conhecido como feixe de referência) brilha em um espelho e de lá em um detector. 

O outro feixe brilha no ou através do objeto que está sendo medido, em um segundo espelho, de volta através do divisor de feixe e no mesmo detector. Assim dizendo, o segundo feixe percorre uma distância extra (ou de uma maneira um pouco diferente) para o primeiro feixe e, portanto, está ligeiramente fora de fase.

Quando os dois feixes se encontram no detector, eles se sobrepõem e interferem, e a diferença de fase entre eles cria as franjas de interferência. As áreas claras são onde os dois feixes se somaram construtivamente, as áreas escuras são lugares onde os feixes se subtraíram destrutivamente. 

O padrão exato de interferência depende do caminho diferente ou da distância extra que um dos feixes percorreu. Ao inspecionar e medir as franjas, é possível calcular isso com grande precisão e isso fornece uma medição precisa de tudo o que o usuário está tentando medir.

Comprometendo a integridade

Hoje, os interferômetros de última geração podem medir com níveis nanométricos de precisão e, portanto, podem ser suscetíveis a erros se usados ​​em ambientes de fabricação barulhentos e altamente dinâmicos, onde há vibração significativa. Quando você está medindo na ordem de nanômetros, até mesmo pequenas quantidades de movimento no caminho de medição podem ser significativas. A aquisição de dados ocorre ao longo do tempo, portanto, qualquer mudança ambiental durante a medição aparece nos dados. A presença de vibração durante uma medição de interferômetro a laser pode causar impressão de franjas, falhas e, em alguns casos, a incapacidade de coletar dados.

QPSI e FT-QPSI

Como mencionado, a vibração faz com que as franjas sejam lavadas, resultando em dados ruins ou em um sinal impossível de adquirir. Fontes de laser de alta potência podem fazer parte de uma solução antivibração, pois fornecem energia suficiente para disparar a câmera mais rapidamente, pois há mais luz, o que significa aquisição de dados mais rápida e menos sensibilidade à vibração porque a medição leva menos tempo,

Como empresa, a ZYGO teve um foco ‘tipo laser’ na eliminação dos efeitos negativos da vibração, o que resultou no desenvolvimento de várias soluções que podem ser usadas em ambientes de fabricação relativamente hostis.

Além de fornecer lasers HeNe de alta potência proprietários em seus interferômetros, a empresa inovou as soluções QPSI e FT-QPSI, tecnologias que são um aceno ao fato de que a interferometria a laser está migrando de ambientes de laboratório cuidadosamente controlados à medida que um número crescente de aplicações exige soluções fáceis de usar em ambientes onde antes era impossível obter uma metrologia de qualidade. 

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Embora sejam apropriadas em uma variedade de cenários industriais atuais, as soluções QPSI e FT-QPSI também abordam o fato de que avançando um número crescente de aplicações exige robustez à vibração, incluindo espelhos leves de grande abertura usados ​​em aplicações de telescópios espaciais que exigirão testes em vácuo câmaras e em temperaturas criogênicas onde o controle de vibração é, na melhor das hipóteses, extremamente desafiador e, na pior das hipóteses, impossível.

Introduzida em 2014, a aquisição QPSI da ZYGO é uma solução robusta de vibração no eixo. A aquisição QPSI é uma abordagem baseada em modelo que aborda as vibrações do corpo rígido e aumenta a tolerância à vibração sem sacrificar a resolução lateral. Ele usa uma configuração idêntica à aquisição tradicional de Interferometria de Deslocamento de Fase (PSI).

A tecnologia QPSI foi reconhecida em toda a indústria como um avanço em testes ópticos de precisão, eliminando ruído e ondulação na impressão de dados de fase devido a pequenas vibrações e fornecendo dados confiáveis ​​que, de outra forma, seriam “ruidosos” com a aquisição PSI tradicional. 

As medições QPSI não requerem configuração ou calibração especial, e os tempos de ciclo são normalmente equivalentes às medições PSI padrão. O QPSI está hoje incluído como padrão na linha de interferômetros da empresa, permitindo medições confiáveis ​​de alta precisão na presença de vibração de equipamentos de fabricação por meio do uso de algoritmos de software exclusivos.

A aquisição QPSI, no entanto, suporta apenas duas cavidades de superfície, o que significa um único padrão de interferência. Para resolver isso, a ZYGO introduziu recentemente a aquisição FT-QPSI, um modo de medição com desempenho robusto de vibração que pode ser usado em qualquer lugar onde o FT-PSI foi usado. Isso inclui medições simultâneas de superfície frontal e traseira, medições de variação de espessura óptica e medições de homogeneidade. O FT-QPSI usa a mesma técnica baseada em modelo do QPSI com um modelo físico expandido para contabilizar as superfícies adicionais e funciona com os interferômetros Multi-Surface Test (MST) da empresa.

As aplicações MST são particularmente suscetíveis à vibração, então o modo de medição FT-QPSI é um desenvolvimento importante. O vidro fino (peças < 1 mm de espessura) é uma aplicação cada vez mais procurada para um interferômetro MST, o modo de medição FT-QPSI é inestimável, pois as amostras se deformam mais facilmente do que as amostras mais espessas, portanto, os dados são mais propensos a serem afetados pela vibração. 

As medições de homogeneidade também são um recurso essencial para os interferômetros MST, mas os dados de homogeneidade tendem a ter um PV baixo (pico-vale), de modo que mesmo pequenas quantidades de impressão de vibração são visíveis nos dados e afetam muito a qualidade da medição. Novamente, a necessidade de recursos de medição FT-QPSI em tais cenários é óbvia.

Tecnologia de aquisição dinâmica

No contexto da superação de problemas de vibração ao realizar medições metrológicas ultraprecisas, além das soluções QPSI e FT-QPSI, a ZYGO também oferece a tecnologia DynaPhase Dynamic Acquisition.

O DynaPhase oferece versatilidade e desempenho para atender a uma ampla variedade de ambientes e aplicações desafiadoras de testes ópticos, como testes criogênicos e de câmara de vácuo ou componentes de telescópios e aplicações de torre com comprimentos de percurso longos. 

O DynaPhase permite a mais alta tolerância à vibração em um interferômetro Fizeau, usando a aquisição de franja transportadora facilitada mais uma vez pelo laser de alta potência fabricado pela ZYGO e velocidades de aquisição rápidas. A calibração in-situ patenteada permite a mais alta precisão, medições de menor incerteza e excelente correlação com PSI temporal.

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