刀口阴影法的实质是用刀口在球波面会聚点处切割光束,即可看到具有特定形状的阴影图,从而判断镜面或波前所存在的面形误差或波差。 刀口阴影法的特点是设备简单,灵活方便,非接触式测量,不受检验口径限制,加辅助镜和系统可以检验多种镜面和系统,但其只能做定性测量。
1) 在阴影图中,某区域的移动方向与刀口切割方向相同,则表示刀口所在位置在这一区域的光线交点之前。与刀口所在位置为中心的球面波相比较,这个区域是凸起的。
2) 在阴影图中,某区域阴影的移动方向与刀口的移动方向相反,则表示刀口所在位置在这一区域光线的交点之后,与刀口所在位置为中心的球面波相比较,这个区域是凹陷的。
3) 在阴影图中,某区域出现均匀的半暗的阴影,则表示刀口恰好位于这一区域的光线交点处。
以上原则可以用下面的口诀表示:焦前刀影同方向;焦后刀影对面来;焦点阴影一齐暗;左明右暗是高地;右明左暗是低谷。
由于刀口阴影法是完全依靠经验来给出定性结果或半定量结果,从定性检验转人定量检验是技术人员长期追求的目标。
刀口阴影法定量检验针对具体的被检验的球面镜如图1所示:
图 1 定量刀口阴影法测量装置
该方法用CCD对阴影图进行二维扫描,用光强度的灰度等级来计算检验结果。在一定程度上实现了刀口检验的定量测量,然而此类测量方法受到一定的条件限制,例如机械以及空气的微小振动都会导致数据无法采集,这对高精度的刀口测量是致命的。
刀口阴影法定量检验工作有两种观点:一是将定量化工作继续从实验探索性推进到仪器化;二是没有必要花很大代价去营造苛刻的环境追求那个“定量”结果,还应保持其最初简单、方便之特点。被测件确实需要定量时,可采用其他定量方法解决。