JJF 1100-2003 平面等厚干涉仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1100—2003

平面等厚干涉仪校准规范

CalibrationSecificationforFlatEual

pq

ㅤㅤㅤㅤ

ThicknessInterferometers

2003-05-12发布2003-11-12实施

国家质量监督检验检疫总局发布

—

JJF11002003

平面等厚干涉仪校准规范췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍

—

췍췍JJF11002003췍췍

代替—

CalibrationSecificationforJJG3361983

p췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍

FlatEualThicknessInterferometers

q

,

本规范经国家质量监督检验检疫总局于年月日批准并自

20030512

年月日起施行。

20031112

ㅤㅤㅤㅤ

JJF1100—2003

目录

范围……………………()

11

引用文献………………()

21

概述……………………()

31

计量特性………………()

41

干涉条纹间距测量的重复性………()

4.11

测微目镜的示值误差………………()

4.21

物镜系统引起的条纹弯曲量………()

4.31

仪器的示值误差……………………()

4.42

校准条件………………()

53

环境条件……………()

5.13

校准用标准器及相应设备…………()

5.24

校准项目和校准方法…………………()

64

干涉条纹间距测量的重复性………()

6.14

测微目镜的示值误差………………()

6.24

物镜系统引起的条纹弯曲量………()

6.34

ㅤㅤㅤㅤ()

6.4仪器的示值误差……………………5

校准结果表达…………()

75

复校时间间隔…………()

85

附录校准证书内容…………………()

A6

附录平面等厚干涉仪示值误差的测量不确定度分析………………()

B7

—

JJF11002003

平面等厚干涉仪校准规范

1范围

,

本规范适用于平面等厚干涉仪的校准不适用于只能估读干涉条纹弯曲量的同类干

涉装置的校准。

2引用文献

—通用计量术语及定义

JJF10011998

—测量不确定度评定与表示

JJF10591999

—平晶检定规程

JJG282000

/—平面平晶

JBT74011994

,。

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

(),

平面等厚干涉仪以下简称仪器是采用等厚光波干涉原理用于测量物体表面平

,。

面度的光学计量仪器根据仪器示值误差可分为一级和二级按其结构分为用钠光做光

、、。

源不带标准平面平晶和用激光做光源带标准平面平晶的两种平面等厚干涉仪其外

ㅤㅤㅤㅤ

、、。

形结构与光学原理分别见图图和图图

1234

图不带标准平晶的外形结构图

1

4计量特性

4.1干涉条纹间距测量的重复性

重复性不超过0.020mm。

4.2测微目镜的示值误差

在任意1mm内不超过0.005mm;在全程8mm不超过0.010mm。

4.3物镜系统引起的条纹弯曲量

在过视场直径方向两侧1mm左右条纹弯曲量不超过0.010mm,其余部分不超过

1

—

JJF11002003

图不带标准平晶的光学原理图

2

—反射镜;—光阑;—钠光灯;—反射镜;

1234

—准直物镜;—被检平晶;—纸垫;—标准平晶;—调节螺钉;

56789

—工作台;—半反射镜;—观测物镜;—光阑;—测微目镜

1011121314

ㅤㅤㅤㅤ

图带标准平晶的外形结构图

3

0.020mm。

4.4仪器的示值误差

仪器的示值误差见表1。

2

—

JJF11002003

图带标准平晶的光学原理图

4

—激光管;—反射镜;—聚光镜;

123

—光阑;—半反射镜;—反射镜;—转向镜组;

4567

—光阑;—观测物镜;—分划板;—目镜组;

891011

—准直物镜;—标准平晶;—被检平晶;—工作台

12131415

ㅤㅤㅤㅤ

()

表仪器的示值误差在最小空气厚度时测量

1

仪器示值误差/μm

测量范围/mm

一级二级

ϕ100±0.015±0.030

ϕ150±0.020±0.035

ϕ200±0.025±0.040

注:

其它测量范围的示值误差要求可根据表按插入法进行计算。

1.1

2.不带标准平面平晶仪器的示值误差可以不测量。

,,。,

3.作为校准不判断合格与否上述计量特性的指标仅供参考如要定级必须满足相应要

求。

5校准条件

5.1环境条件

校准室内温度为(),温度变化每小时不超过,连续工作内温

5.1.120±5℃0.2℃10h

度变化应不超过1.0℃;湿度不超过65%RH;无影响测量的气流扰动。

5.1.2校准前被校平面等厚干涉仪及所用标准器在校准室内温度平衡的时间一般不少

3

—

JJF11002003

于4h。

,、。

5.1.3校准室内无影响测量的振动和噪音放置被校仪器的工作台稳固可靠

5.2校准用标准器及相应设备

校准用标准器及相应设备见表2。

表标准器及相应设备

2

标准器及相应设备等级、示值误差

万能工具显微镜(/)

1+L100m

μ

()

标准平面平晶一等直径150mm

()

刀口直尺一级刀口长度175mm

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干涉条纹间距测量的重复性

。,

用两块标准平面平晶进行测量将标准平面平晶置于仪器工作台上调整干涉条纹

()。

的间距大约为1~2mm左右用测微目镜内十字线的垂直线段与视场中某一条干涉

,,

条纹中央对准在鼓轮上读出数据a再转动鼓轮移动垂直线段到相邻一条干涉条纹

1

,,()。

中央并对准读出数据用得到干涉条纹的间距在上述二条干涉条纹

ㅤㅤㅤㅤ

aa-a

221

,():

重复以上步骤次共得个干涉条纹间距测得值并按式计算标准差s

9101

1

n2

2()

()/()1

s=∑x-xn-1

[ii]

i=1

式中:———干涉条纹间距测得值,;

xmm

i

———干涉条纹间距测得值的平均值,;

xmm

i

n———测量次数。

,,

若某一干涉条纹的间距测得值与其平均值之差超过倍标准差应予以剔除再重

2

新计算倍标准差作为校准结果。

3

6.2测微目镜的示值误差

,,

将测微目镜从平面等厚干涉仪上取下并旋去它的目镜头然后安装在万能工具显

。

微镜的工作台上调整工作台使测微目镜的十字线交点的运动方向与万能工具显微镜纵

()。,()

向或横向行程平行转动测微鼓轮对准零位移动万能工具显微镜纵向或横向

,,

滑板使万能工具显微镜测角目镜的米字线交点对准测微目镜的十字交点从万能工具

()。、、、、

显微镜的纵向或横向读数显微镜中读数然后依次转动测微鼓轮1233.5

、、、、、、、,,

3.7544.254.55678周并依次从万能工具显微镜的读数显微镜中读数

,

每次读数减去第一点读数即为该点的实际值测微鼓轮上的标称值与实际值之差即为该

。、,

点的示值误差测量在正反行程上进行全程内或任意一周内的示值误差以该范围内

、()。

各点在正反行程上的最大正误差及最大负误差的绝对值之和极差来确定

6.3物镜系统引起的条纹弯曲量

4

—

JJF11002003

,。

将刀口直尺置于仪器工作台上使刀口直尺的刀口清晰地成像于视场内然后用测

,。

微目镜在视场的不同位置测量刀口直尺刀口的弯曲量作为校准结果

6.4仪器的示值误差

,()。

仪器的示值误差ΔF用标准平面平晶的平面度偏差来体现按式2计算

(/)(/)()

Δ=bλ2a-DFD2

F102

式中:———干涉条纹间距,;

amm

———干涉条纹弯曲量,;

bmm

———光源波长,;

λμm

F0———两块标准平面平晶平面度之和,μm;

、———分别为两块标准平面平晶的直径,。

DDmm

12

,,

6.4.1一级平面等厚干涉仪用三块标准平面平晶按互检法测量得到三个测量值分

,。

别去除相应标准器平面度的影响再取其平均值作为校准结果

,

6.4.2二级平面等厚干涉仪用二块标准平面平晶测量测得值减去相应标准器平面度

影响作为校准结果。

7校准结果表达

,。

经过校准的平面等厚干涉仪出具校准证书校准证书内容见附录A

8复校时间间隔

ㅤㅤㅤㅤ

,。

复校时间间隔根据使用的具体情况确定建议一般不超过年

1

5

—

JJF11002003

附录A

校准证书内容

、,:

校准证书的内容应排列有序格式清晰至少应包括以下内容

:;

1.标题校准证书

2.实验室名称和地址;

();

3.进行校准的地点如果不在实验室内进行校准

、;

4.证书或报告编号页码及总页数

5.送校单位的名称和地址;

6.被校准仪器名称;

、;

7.被校准仪器的制造厂型号规格及编号

8.校准所使用的计量标准名称及有效期;

、、;

9.本规范的名称编号和对本规范的任何偏离增加或减少的说明

10.校准时的环境温度情况;

11.校准项目的校准结果;

12.示值误差校准结果的测量不确定度;

、、;

13.校准人签名核验人签名批准人签名

14.校准证书签发日期;ㅤㅤㅤㅤ

15.复校时间间隔的建议;

,。

16.未经校准实验室书面批准不得部分复制校准证书

6

—

JJF11002003

附录B

平面等厚干涉仪示值误差的测量不确定度分析

B.1测量方法

,,

检定平面等厚干涉仪时仪器箱内工作台上安装直径为150mm的标准平面平晶

,

并使标准平面平晶工作面向上然后将另一块ϕ150mm标准平面平晶工作面向下放置其

。,

上同时在两块标准平面平晶工作面之间均匀放入三片尖角薄纸垫以便调整干涉条

。,。,

纹开启电源预热仪器10min使光源发亮稳定在仪器视场中可看见等厚干涉条纹

。

通过调整纸垫使视场中只出现至条干涉条纹用测微目镜测出干涉条纹间距值和

35a

,,

干涉条纹弯曲量值值除以值乘上半波长再减去两块标准平面平晶平面度之

bba

,。

和即定义为平面等厚干涉仪的示值误差Δ

F

B.2数学模型

。

以两块标准平面平晶来测量平面等厚干涉仪的示值误差设两块标准平面平晶平面

度之和为F0,直径为ϕ150mm,则仪器示值误差ΔF:

(/)(/)()

Δ=bλ2a-DD×FB.1

F120

:———,;

式中λ钠光灯波长为0.5893m

μ

———干涉条纹间距值,;

amm

———干涉条纹弯曲量值,;ㅤㅤㅤㅤ

bmm

、———分别为两块标准平晶的直径,。

DDmm

12

B.3方差和灵敏系数

222

()[/]()()

u=∑∂∂xuxB.2

cyfii

2222222222

(((((((((

=)))))))))

uuF=caua+cbub+cFuF+cFuF

c000Δ0Δ

,。:

通常格格其中

a=100b=10

2

()(/)(/)/格

ca=-ba×λ2=0.000295m

μ

()(/)(/)/格

cb=1a×λ2=0.00295m

μ

()=-1

cF0Δ

,()

标准平面平晶的不确定度由标准平面平晶的平面度测量不确定度分量uF0和标

()。,,

准平面平晶直径方向的平面度差值估算分量uF0Δ组成为了方便两分量分别计算

故()。

uF=1

0Δ

B.4计算分量标准不确定度

干涉条纹间距的测量不确定度()

B.4.1aua

,

干涉条纹间距a值的测量误差最大不超过0.5格该值以等概率落在半宽0.5格

,

内则

/

12

()(/)格

ua=0.53=0.29

估计其相对不确定度为/,则

16

-2

(/)(/)

ν=12×16=18

1

7

—

JJF11002003

干涉条纹弯曲量值的测量不确定度()

B.4.2bub

,。

对的次测量其重复性最大一般不超过格

B.4.2.1b100.2

B.4.2.2测微目镜的示值误差0.5格。

B.4.2.3以上二项合并成为:

/

2212

()格

0.2+0.5=0.54

,/,

该值也以等概率落在半宽0.54格区间内估计其相对不确定度为14则

/

12

()(/)格

ub=0.543=0.31

-2

ν(/)(/)

2=12×14=8

由标准平面平晶不确定度得到的分量()

B.4.3uF0

以两块标准平面平晶不确定度最大值为0.01m,则

μ

()/

uF=0.013=0.0033m

0μ

ν=∞

3

由标准平面平晶各直径方向平面度的差异计算的分量()

B.4.4uF0Δ

使用,/

ϕ150mm标准平面平晶的平面度各直径方向差值以实际23直径校准点的平

,。,

面度计算最大值为0.003m该分量为均匀分布则

μ

()

cF=1

0Δ

1

22

()(/)(/)

uF=0.0033×100150

0Δ

=0.00077m

μ

ㅤㅤㅤㅤ

。()/,:

该分量有较高置信概率估计uF0Δ的相对不确定度为110故

ν=50

4

B.5合成标准不确定度(150mm时)

ϕ

2222222222

()()()()()()()()()

u=uF=caua+cbub+cFuF+cFuF