185592. lajstromszámú szabadalom • Berendezés alakváltozás mérésére
185592 szerek a rácslenyomatot (fotolemezt) megvilágító fénynyalábokhoz tartoznak. Az alakváltozás nagyságát interferogram értékelése révén állapítják meg, amelyet fényérzékeny lemezen rögzítettek. Az ismertetett berendezések felbontóképessége és pontossága erősen korlátozott. A rácslenyomat készítése a vizsgált tárgy felületén kialakított diffrakciós rácsról (mint azt az 1 454 340 sz. leírás javasolja) igen időrabló művelet. A mérési eredményeket ezen túlmenően különböző destabilizáló tényezők, mint a külső hőmérséklet, rezgések, stb. erőteljesen befolyásolják. Ha viszont az 1 364 607 sz. leírás szerint a deformált diffrakciós rács érzékelésére objektívet alkalmazunk, a felbontóképesség korlátos volta és az anyag miatt kialakuló aberrációk a rögzítés pontosságát lerontják. A fényérzékeny lemezre rögzített interferogramok kiértékelése során a pontosság ismert módon korlátozott marad, mivel a mérést legalább az interferenciacsík 0,1 részénél nagyobb hiba terheli. A találmány feladata alakváltozások mérésére olyan berendezés kialakítása, amelyben a vizsgált tárgy felületére felvitt jelölések által szórt fény interferenciájának következtében kialakuló interferenciaképet rögzitő regisztráló készülék felépítése lehetővé teszi az alakváltozás mérésének nagy pontosságát, miközben a berendezés felbontóképessége is magas szintű. A kitűzött feladat megoldására alakváltozások mérésére szolgáló olyan berendezést hoztunk létre, amely közös optikai tengely mentén elrendezett lézert és a lézer fényéből fénynyalábot létrehozó optikai rendszer, továbbá a mérendő alakváltozással jellemzett vizsgálandó tárgy felületére felvitt jelölésrendszerbe tartozó jelöléseken szórt fény interferenciája révén kialakuló interferenciaképet rögzítő regisztrálóegységet tartalmaz, és a találmány szerint a lézer és a fénynyalábot létrehozó optikai rendszer között a közős optikai tengelyen elrendezett, a lézer fényének frekvenciáját eltoló modulátor van beiktatva, valamint a regísztrálóegység első és második fotodetektort és ezek kimenetére csatlakoztatott elektronikus fázismérőt tartalmazó fényérzékeny egységgel van ellátva, ahol az első fotodetektor a jelölésrendszerbe tartozó első jelöléssel, a második fotodetektor a jelölésrendszerbe tartozó második jelöléssel van optikai kapcsolatban. Az optikai frekvenciamodulátor jelenléte, amely a lézer fényének frekvenciáját képes szükség szerint módosítani, továbbá a két fotodetektor alkalmazása lehetővé teszi, hogy a vizsgáit tárgy felületére felvitt jelölések közötti relatív távolságváltozást a fotodetektoroktól származó villamos jelek fáziskülönbségévé alkítsuk át és ezt a különbséget fázismérővel nagy pontossággal lehet mérni. Mivel a találmány szerinti berendezésben fotoelektromos regisztráló készüléket javasolunk, a berendezés működése rendkívül nagy mértékben felgyorsítható. így tehát számos destabilizáló tényező hatása azáltal küszöbölődik ki, hogy a mérés időtartama nagyon rövid lehet. A nagy sebesség lehetővé teszi ezenkívül a találmány szerinti berendezés alkalmazását dinamikus folyamatok során bekövetkező alakváltozások mérésére is. A találmány szerinti készülék nagy érzékenysége azt is lehetővé teszi, hogy a mérést erőteljesen lokalizáljuk, ugyanis az alakváltozás mérésében kiindulási alapul szolgáló jelölések közötti távolság egészen kis értékre csökkenthető le és ilyen kis bázison nagy pontosság érhető el. A mérések lokalizálása akkor szükséges, ha nem azonos jellegű tárgyakat vizsgálunk. Az elektronikus fázismérőt a fotodetektorok kimenetére csatlakoztatva biztosítható, hogy a találmány szerinti berendezés gyakorlatilag érzéketlen marad a kisebb amplitúdójú környezeti rezgésekkel szemben, mivel ezek a rezgések a fotodetektorok villamos jeleiben azonos értelmű és nagyságú fázisváltozásokat hoznak létre, amelyeket az elektronikus fázismérő egymással szembeállítva kompenzálni tud. A találmány szerinti berendezésben a jelölések relatív elmozdulásának méréséhez nincs feltétlenül szükség lencsékből álló optikai rendszerre, ami az ismert megoldásokban az alakváltozás mérésének pontosságát erőteljesen korlátozta. A találmány szerinti berendezésben alkalmazott fotoelektromos regisztráló készülék lehetőséget teremt a mérés automatizálására. A találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakjában a fényérzékeny egység harmadik fotodetektorral van ellátva, amely a jelölésrendszerbe tartozó harmadik jelöléssel van optikai kapcsolatban, ahol a harmadik jelölés az első jelöléstől vagy második jelöléstől olyan távolságra van, amely mellett a harmadik jelöléssel optikai kapcsolatban levő harmadik fotodetektor és az első vagy második jelöléssel optikai kapcsolatban levő első vagy második fotodetektor villamos jeleinek fáziskülönbségeit jellemző változás 360° alatt van, továbbá a harmadik fotodektor és az első vagy második fotodektor kimenetei átkapcsolón keresztül vannak az elektronikus fázismérőre csatlakoztatva. Azzal a megoldással, hogy a fényérzékeny egységben harmadik fotodetektort alkalmazunk, amely a vizsgálandó tárgy felületén kialakított harmadik jelöléssel működik együtt, lehetővé válik egy fontos bizonytalansági tényező kiküszöbölése: ha a fázisciklusok száma egynél nagyobb, a fáziskülönbség az első és a második fotodetektor jelei között 360°-nál nagyobb, de az elektronikus fázismérő csak a 0 és 360° közötti tartományban képes fáziskülönbséget mérni, ezért az egész fázisciklusok száma, mint információ, elvészhet. A két fotodetektort tartalmazó kiviteli változatban elektronszámláló illeszthető be a fázisok ciklusszámának követésére, ekkor azonban arra van szükség, hogy a jeleket a mérések elejétől végéig folyamatosan továbbítsuk, ami számos feladatban gyakorlatilag megoldhatatlan problémákat vet fel. A találmány szerinti berendezés három fotodetektort tartalmazó kiviteli alakja esetében az alakváltozás előtt és után két-két mérést végzünk. Egyrészt megmérjük az első és második fotodektortól (pontos leolvasás), valamint például az első és a harmadik fotodektortól („durva leolvasás”) származó jelek fáziskülönbségét, majd a pontos és durva leolvasás után a fázisciklusok számát az első és a második fotodektor közötti fáziskülönbség teljes mérésével állapítjuk meg. Azt mondhatjuk, hogy a harmadik fotodektor az alakváltozás mérése során kisegítő szerepet játszik. 3
