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2020.04.15

D-0158. フリンジスキャンとレーザー入射角度について — YO

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フリンジスキャンとレーザー入射角度について
 
発行:エスオーエル株式会社
http://www.sol-j.co.jp/
 
連載「知って得する干渉計測定技術!」
2020年4月15日号 VOL.158
 
平素は格別のお引き立てを賜り、厚く御礼申し上げます。
干渉計による精密測定やアプリケーション例などをテーマに、
無料にてメールマガジンとして配信いたします。
 
◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇
 
 
 
こんにちは。営業技術グループの落合です。

今回は、
Tropel社製平面度測定機FlatMasterシリーズの

  フリンジスキャンとレーザー入射角度

についてお話ししたいと思います。

前回までのメルマガ(VOL.155、VOL.157)で、

“ FlatMasterは干渉計の中にあるガルボと呼ばれている
 平行平面板を微小に回転させることによって干渉の条件を変え、
 縞を流す作業(フリンジスキャン)を行っています。

 縞が流れるスピードは、  

  1縞感度(入射角度)、2ガルボの回転速度、そして3ギャップに依存します。”

と記載しました。


今回は「1縞感度(入射角度)」に着目します。

フリンジスキャンのとき、
入射角度θはどれくらい微小に(Δθ)動いているのでしょうか。
確かめてみます。

パラメータは下記です。

  ・ギャップ    :t
  ・レーザー波長  :λ
  ・レーザー入射角度:θ 
  ・入射角度の変動 :θ ⇒ θ + Δθ
  ・光路長差の変動 :2tcosθ ⇒ 2tcos(θ+Δθ) 

      ・ギャップ     :参照面(プリズム表面)と測定面の距離(隙間)
      ・レーザー入射角度 :測定面へのレーザー入射角度 
      ・光路長差     :参照光(プリズム表面での反射光)と
                 テスト光(測定面での反射光)との光路長差

必要な式を2つ記します。

  ・縞感度		:S = λ / 2cosθ [μm/fr] 式(1)
  ・光路長差の変動とサンプリング周期
            :2tcos(θ+Δθ) - 2tcosθ = 1.5λ [μm] 式(2)
       
波長1.5周期からサンプリングする設定のため、
式(2)からΔθが求まります。

例えば、

  λ = 0.635[μm]
   t = 200[μm]、
  入射角度θで縞感度S = 1.8[μm/fr]

の場合、
式(1)、式(2)から計算すると、入射角度の変動は

  θ = 79.840[deg] ⇒ θ + Δθ = 79.702[deg]
  Δθ= -0.148[deg]

です。

次に、ギャップをt = 200[μm]から 300[μm]
と変更した場合はどうでしょうか。
同じく式(1)、式(2)から

  θ = 79.840[deg] ⇒ θ + Δθ = 79.748[deg]
  Δθ= -0.092[deg]

と、装置は入射角度の変動幅を変えます。


ここで、装置にいじわるな事をします。
仮に、

  装置(ソフトウェア)に、t = 300[μm]の設定を教えて、
  実機のギャップがt = 200[μm]になっていたら、

どうなるでしょうか。

答えは、式(2)から、
光路長差の変動を1.5λにしたいのに、1.0λになってしまい、
装置で想定するサンプリングを正しく行えなくなってしまいます。
(実際には、設定ミスを検知する機能があります。)

入射角の変動幅|Δθ|が0.148[deg]か0.092[deg]か、微小な差ですよね。
仮に人の目で認識しようとしても不可能な量です。
しかしFlatMasterにとっては、意味のある大きな差です。

今回は、
フリンジスキャン中のレーザー入射角度について追ってみました。
干渉計の世界のスケールを少しでも感じ取って頂けましたら幸いです。



最後までお読みいただきありがとうございました。


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Y.O

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