JJF 1092-2002 光切显微镜校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1092-2002

光切显微镜校准规范

CalibrationSpecificationforLight一SectionMicroscopes

2002一11一04发布2003一05一04实施

国家质量监督检验检疫总局发布

JJF1092-2002

产小

.广.

光切显微镜校准规范

。J‘

-心JJF1092-2002勺

今.令。

CalibrationSpecificationfor.。代替JJG76-1980.心。

Light一SectionMicroscopes.飞少洲

本校准规范经国家质量监督检验检疫总局于2002年11月04日批准，

并自2003年05月04日起施行。

归口单位:全国几何量工程参量计量技术委员会

主要起草单位:广西计量测试研究所

陕西省计量测试研究所

上海光学仪器研究所

本规范委托归口单位负责解释

JJF1092-2002

本规范主要起草人:

全贻智(广西计量测试研究所)

张磊(陕西省计量测试研究所)

张兴德(上海光学仪器研究所)

JJF1092-2002

目录

范围

2引用文献

3概述

4计量特性···················································································……(1)

4.1测微目镜视场及示值误差)l(

4.2狭缝像两边缘的直线度和平行度)2(

4.3工作台纵横向导轨移动平面对工作台表面的平行度)z(

4.4狭缝像在垂直方向的弯曲度)z(

4.5托架受20N侧向力时引起物方像的位移)z(

4.6仪器示值误差)2(

5校准条件·····················································································一·)3(

5.1环境条件··········……)s(

5.2测量标准器及其他设备)s(

6校准项目和校准方法)3(

6.1测微目镜视场及示值误差)3(

6.2狭缝像两边缘的直线度和平行度)’(

6.3工作台纵横向导轨移动平面对工作台表面的平行度4)(

6.4狭缝像在垂直方向上的弯曲度4)(

6.5托架受20N侧向力时引起物方像的位移4)(

6.6仪器示值误差)’(

7校准结果的表达)6(

9复校时间间隔)6(

附录A仪器示值误差校准结果的测量不确定度评定v)(

附录B校准证书内容··································一·9)(

.LTF1092-2002

光切显微镜校准规范

范围

本规范适用于光切显微镜的校准。

2引用文献

本规范引用下列文献:

JJF1001-1998通用计量术语及定义

JJF1059-1999测量不确定度评定与表示

GB/T1031-1995表面粗糙度参数及其数值

使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。

3概述

光切显微镜外形结构如图1所示，它以光切法测量原理(图2)测量表面粗糙度的

轮廓峰高和谷深，其测量范围((1.0一80)femo

摄影装置

照明灯

旋手

横臂

微调手轮

手轮

众柱

基座

4计t特性

4.1测微目镜视场及示值误差

测微目镜鼓轮指示零位时，测微目镜分划板的毫米刻线应套在双刻线指标内。

在仪器视场中，狭缝像与被测物的像应能同时调节清晰，并处于视场中央，其清晰

I

JJF1092-2002

褚

PP,z

图2

h一工作表面微观不平度深度;S,又‘光带照明在工件表面的峰谷点;

S',,S,:一成像在分划板上的S,,S:点;。一光带投射工件表面的夹角;

尸一在目镜视场中经放大了的工件表面峰谷深度

度范围不应小于60%视场直径范围;在目镜视场中观察线纹尺的像应平行而对称，不

应有明显偏斜或扇形。

测微目镜鼓轮在任意一周内的示值误差不超过0.005mm，在全量程内示值误差不超

过O.Olmmo

4.2狭缝像两边缘的直线度和平行度

狭缝像边缘应平直，不应有目力可见的弯曲和缺口。狭缝像两边缘的平行度在目镜

视场中不超过0.03mmo

4.3工作台纵横向导轨移动平面对工作台表面的平行度

4.3.1平面工作台工作表面，在工作台整个工作行程中任意3mm内的平行度不超过

0.002mma

4.3.2V形块的V形槽工作表面，在工作台整个工作行程内的平行度不超过0.005mmo

4.4狭缝像在垂直方向的弯曲度

在使用60x物镜时，不超过0.007mm，在使用30x物镜时，不超过O.Ollmmo

4.5托架受20N侧向力时引起物方像的位移

托架受20N侧向力时引起物方像的位移不超过0.05mm。当外力去除后，物方像不

返回原位的位移不超过0.03mmo

4.6仪器示值误差

使用不同放大倍数物镜时，仪器允许的相对示值误差列于表1o

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裹1仪器相对示值误差

校准用单刻线样板刻线深度

物镜放大倍数相对示值误差/%

或阶梯量块阶梯尺寸h/jam

7x40-60士5

14x8、20士10

30x2~7t18

60x0.8~1.6士24

注:作为校准。不判断合格与否，上述计量特性的指标仅供参考。

5校准条件

5.1环境条件

5.1.1温度:(2015)T。

5.1.2湿度:}70%RHo

5.1.3被校准仪器与测量标准器在室内平衡温度的时间不少于4h.

5.2测量标准器及其他设备

表2测t标准器及其他设备

序号校准项目测量标准器及其他设备

1测微目镜的示值误差万能工具显微镜

2狭缝像两边缘的直线度和平行度

工作台纵横向导轨移动平面

3测微表和专用表架、检定用圆柱

对工作台表面的平行度

五等量块、分度值为0.001mm的千分

4狭缝像在垂直方向的弯曲度

表和专用表架

5托架受20N侧向力时引起物方像的位移分度值为0.01=的线纹尺、测力计

6仪器示值误差单刻线样板或专用阶梯量块组

6校准项目和校准方法

首先检查外观，确定没有影响校准计量特性的因素后再进行校准。

6.1测微目镜视场及示值误差

旋转测微鼓轮指示零位时，观察测微目镜分划板的套线情况。观察成像质量是在仪

器工作台上放置分度值为O.Olmm的线纹尺，更换四组不同倍数物镜时，调节显微镜调

焦机构，在目镜视场中观察狭缝像和线纹尺像的情况。

将测微目镜从仪器上取下，旋出它的目镜头，把它安装在万能工具显微镜的工作台

上，使测微目镜十字线交点的运动方向与万能工具显微镜纵向行程平行。然后固定测微

目镜，将测微目镜对准零位，用万能工具显微镜目镜中的分划板米字线瞄准测微目镜的

JJF1092-2002

十字线交点，记下万能工具显微镜的纵向读数。然后分别转动测微目镜鼓轮刻度至1,

2,3,4,4.25,4.5,4.75,5,6,7和8周，并依次记下万能工具显微镜的纵向读数。

该校准应在测微目镜鼓轮正反行程进行。在相应校准正反行程内所得误差数值中的最大

值与最小值之差，即为测微目镜的示值误差。

6.2狭缝像两边缘的直线度和平行度

校准时，使用7x物镜。校准狭缝像轮廓边缘的直线度时，在工作台上放一块五等

量块，使测微目镜中的水平线与狭缝像两个边缘依次重合时，不允许有目力可见的弯曲

度和缺口。校准平行度时，使水平线与视场右端狭缝像的一个边缘重合，并在测微鼓轮

上进行读数a,，再转动鼓轮使水平线与右端狭缝像的另一边缘重合，又进行读数a2I

则视场右端狭缝像的宽度b，可用以下公式计算。

对于十字线分划板的测微目镜:

月。‘“(a,一a2

“’一2“夕-1--一-~爪万一(I)

对丁f水平线分划板的测微目镜:

乙，=C(a，一a2)(2)

式中:。—使用7x物镜时测微鼓轮的分度值，jlmo

以上述同样方法测量出视场中部和左端狭缝像的宽度乙2，乙:。视场狭缝像宽度之

间的最大差值即为狭缝像两边缘的平行度。

6.3工作台纵横向导轨移动平面对工作台表面的平行度

在仪器的立柱上装一分度值为0.001mm的测微表，并使测微表的测量头与平面工

作台的一端相接触，在纵横向上分别移动工作台时，观察测微表的示值变化。然后将V

形块安放在平面工作台上，并将校准用圆柱(圆柱度在50mm长度上不大于0.002mm)

放在V形槽内。同样使测微表的测量头与圆柱最高点母线相接触，移动工作台时，观

察测微表的示值变化。测微表的示值变化即为平行度。

6.4狭缝像在垂直方向上的弯曲度

在工作台上放一量块，调节仪器使在测微目镜视场中部呈现清晰的狭缝像。然后在

仪器的立柱上装夹一千分表，使其测量头与仪器托架相接触。再次调节测微目镜视场中

部呈现清晰的狭缝像，读出千分表的读数a,。再转动微调机构分别调节狭缝像左、右

二端清晰，读出千分表的读数a2,a3oa2和a:分别与a，的差值即为狭缝像在垂直方

向上左、右二端的弯曲度。

注:调节狭缝像左、右二端清晰时，其清晰范围均应大于视场直径的十分之一。

6.5托架受20N侧向力时引起物方像的位移

在仪器工作台上放置分度值为O.Olmm的线纹尺，调节测微目镜使测微目镜十字线

的垂直线与线纹尺的刻线平行。然后将测微目镜十字线的垂直线对准线纹尺的任一刻

线，当在仪器托架下端两侧用测力计分别施加20N压力时，读出物方像的位移。

6.6仪器示值误差

按表1的规定选用单刻线样板校准仪器示值误差。先将单刻线样板置于仪器工作台

4

.1.1F1092-2002

上，然后调整仪器使单刻线样板在视场内出现清晰像，借助仪器工作台的微分筒移动单

刻线样板，使样板的应用段连同两个记号一起呈现在狭缝清晰像的一边，并使样板的刻

线方向与狭缝像的长边垂直。然后转动测微目镜鼓轮使水平线平行于狭缝像的边缘，再

次调节仪器使样板表面的像达到最清晰，转动测微鼓轮使测微目镜水平线与样板刻线表

面的像重合「图3(a)]，读出测微鼓轮的第一次读数a。然后转动测微鼓轮使测微口

镜十字线的水平线与样板刻线底部的像重合「图3(b)],读出测微鼓轮的第二次读数

a,。在测量样板的刻线深度H时应进行三次调焦，各次调焦要进行三次读数，样板的

刻线深度取9次测得深度的平均值。则样板刻线的测得深度H。应为:

对于十字线分划板的测微目镜，H,可按式(3)计算:

c(a:一a)

H。二(3)

2

对于水平线分划板的测微目镜，H,可按式(4)计算:

。(a:一a,)

H,=(4)

涯

式中:。—在使用该对物镜时测微目镜鼓轮分度值，[ma

仪器示值误差S可由式(5)确定:

H。一Hs

S=x100%(5)

H

式中:H—样板检定证书上标明的样板刻线深度。

图3

也可用相当于三等准确度的专用量块，组成相应的阶梯尺寸代替单刻线样板校准仪

器示值误差。

如图4，把两块尺寸差为h的量块并排靠紧在一起研合于平晶上，在仪器高倍数物

镜的目镜视场中要能同时观测到组成阶梯的两个表面。采用测量单刻线样板刻线深度同

样的方法，测量两量块表面之间阶梯尺寸h，以确定仪器的示值误差。

注:在选择各对物镜时，测微目镜鼓轮分度值。由公式(6)计算(见图5):

一岩x1000(m‘)

式中:二—线纹尺所选段上包括的分度数;

:—线纹尺的分度值:O.Olmm;

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L*A-测微目镜测出线纹尺所选段的长度(在测微鼓轮上读出转过的格数，取三次以上测量

结果的平均值)。

夕夕少少

夕夕少少夕

图4

校准仪器时应给出校准示值误差时所使用的c值。

(b)

7校准结果的表达

经校准的光切显微镜出具校准证书，在校准证书中必须给出校准所用物镜时的测微

目镜鼓轮分度值。。校准证书的内容见附录Bo

8复校时间间隔

复校时间间隔由用户根据实际使用情况确定，建议不超过2年。

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附录A

仪器示值误差校准结果的测t不确定度评定

A.1测量方法

光切显微镜示值误差的校准是使用标准单刻线样板进行校准。在仪器上测量标准单

刻线样板刻线沟槽深度得H。值与标准单刻线样板检定证书上给出的万。值相比较，从

而得到相应物镜倍数下的仪器示值误差。

A.2数学模型

e=H。一H,

式中:。—被校准仪器的示值误差，tzm;

H,—标准单刻线样板H的实际值，tm;

H,—仪器测量H的测得值，lcma

A.3合成方差和灵敏系数

u圣(e)=cz“:+呈‘“;

c,=delaH。二1

c2=deldH,=一1

A.4标准不确定度一览表

A.5计算标准不确定度分量

A.5.1仪器测量单刻线样板H值的测量标准不确定度“(H})

仪器使用不同放大倍数物镜测量单刻线样板H值，分别重复测量读数得9个凡

值。由实验报告测量读数记录的数据，计算出仪器在使用不同放大倍数物镜时，9次测

量平均值的测量标准不确定度“(H,)二，//-no

式中:、—实验样本标准差;

n二9(重复测量9次)。

7x物镜时:“(H,)=0.27/杯=0.09d二0.09x1.25=0.1131em

60x物镜时:“(H,)=0.40/巧1=0.13d二0.13x0.134=0.017fm

自由度:v,=n-1=8

.iJF1092-2002

A.5.2标准单刻线样板H,值的标准不确定度u(H)

依据JJG2018-1989表《面粗糙度计量器具检定系统》，检定标准单刻线样板沟槽深

度的不确定度8(36)，在(0.1一1)pm范围为(5一1)%，在(>1一80)Jim范围为(3-

0.5)%。应用内插法估计H值为48.6,tm和1.131im标准单刻线样板的不确定度S分别

为1.5%和3%，标准不确定度。(H)分别为。.243ram及。.01毕m，其值列如下表:

校准用标准单刻线样板H。值华m0/%气/%u(H,)ltxm

48.6.150.50.243

1.13310.011

自由度州几点︻一公

A.6合成标准不确定度

=丫uu;(e)+。;(。)

7x物镜时:x/0.1132+0.243=0.268um

uared=0.268/48.6=0.55%

60x物镜时:。c二a而T石角丽下=0.020i1m

urm=0.020/1.13=1.77%

A.7有效自由度

依据韦尔奇—萨特思韦特公式:

verc“。:/，，+u2/v2

0.2684

7x物镜时:253

),f`-0.1134/8+0.2434/_=

0.0200

60x物镜时:15.3

verr=0.0174/8+0.0114/二=

A.8扩展不确定度

依公式U95r=t95(vace)·u}l

7x物镜时:U95r=t95(253)U爪泪=1.96x0.55%=1.1%

60x物镜时:1191,=t95(15.3)u，=2.13x1.77%二3.8%

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附录B

校准证书内容

a)标题，如“校准证书”;

b)实验室名称和地址;

c)进行校准的地点(如果不在实验室内进行校准);

d)证书或报告的唯一标识(如编号)，每页及总页的标识;

e)送校单位的名称和地址;

0被校对象的描述和明确标识;

9)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性的应用有关时，应说明被校对象的

接收日期;

h)如果于校准结果的有效性的应用有关时，应对抽样程序进行说明;

)1本次校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号;

J)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;

k)校准环境的描述;

劝校准结果及其测量不确定度的说明;

m)校准证书签发人的签名、职务或等效标识，以及签发日期;

n)校准结果仅对被校对象有效的说明;

o)未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。