Comment utiliser l’interféromètre de planéité NPL ?

Comment utiliser l'interféromètre de planéité NPL ?

L’interférométrie n’est rien d’autre qu’une interférence optique pour effectuer des mesures précises de très petites dimensions linéaires. L’interféromètre de planéité NPL est développé par le National Physical Laboratory du Royaume-Uni. Nous discuterons de la construction et du principe de fonctionnement de l’interféromètre de planéité NPL à l’aide d’un diagramme schématique.

Construction de l’interféromètre de planéité NPL

L’interféromètre de planéité NPL comprend un système optique simple, qui fournit une image nette des franges pour permettre à l’utilisateur de les visualiser.

Construction de l'interféromètre de planéité NPL
  • La lumière d’une lampe à vapeur de mercure est condensée et passe à travers un filtre vert, ce qui donne une source de lumière monochromatique verte.
  • La lumière va maintenant passer à travers un trou d’épingle, donnant une source ponctuelle intense de lumière monochromatique.
  • Le sténopé est positionné de telle sorte qu’il se trouve dans le plan focal d’une lentille de collimation.
  • Ainsi, la lentille de collimation projette un faisceau lumineux parallèle sur la face de la jauge à tester via un plan optique. Il en résulte la formation de franges d’interférence.
  • Le faisceau lumineux, qui porte une image des franges, est réfléchi et dirigé à 90° à l’aide d’un réflecteur à plaque de verre.
  • L’ensemble du système optique est enfermé dans un corps en métal ou en fibre de verre.
  • Il est muni de réglages pour faire varier l’angle du plat optique, qui est monté sur un trépied réglable.
  • De plus, la plaque de base est conçue pour être tournée afin que les franges puissent être orientées au mieux.

Principe de fonctionnement de l’interféromètre de planéité NPL

Principe de fonctionnement de l'interféromètre de planéité NPL

La figure ci-dessus illustre le motif de franges qui est généralement observé sur la surface de la jauge ainsi que sur la plaque de base.

  • Sur la figure (a), les franges sont parallèles et en nombre égal sur les deux surfaces.
  • Bien entendu, les deux surfaces sont parallèles, ce qui signifie que la surface de la jauge est parfaitement plane.
  • En revanche, sur la figure (b), le nombre de franges est inégal et, comme la surface de la plaque de base est assurée d’être parfaitement plane, la surface de la pièce présente une erreur de planéité.
  • En raison de l’erreur de planéité, le plat optique fait des angles inégaux avec la pièce et la plaque de base, ce qui entraîne un nombre inégal de franges.
  • La plupart du temps, les franges ne seront pas des lignes parallèles mais se courberont d’une manière particulière en fonction de l’étendue de l’usure de la surface supérieure de la pièce.
  • Dans de tels cas, le motif de franges donne un indice sur la nature et le sens de l’usure.

Mesure de l’erreur de parallélisme avec l’interféromètre de planéité NPL

L’interféromètre de planéité NPL est utilisé pour vérifier la planéité entre les surfaces de jauge.

Erreur de mesure en parallèle

  • La jauge à contrôler est placée sur une plaque de base présentant une grande planéité.
  • Si la longueur de la jauge est inférieure à 25 mm, la jauge est placée sur la plaque de base et le motif des franges est observé.
  • Si la jauge inspectée est exempte d’erreur de planéité, les franges formées à la fois sur la surface de la jauge et sur la plaque de base sont espacées de manière égale.
  • Pour les jauges de plus de 25 mm, le motif de franges sur la plaque de base est difficile à observer.
  • Par conséquent, la jauge est placée sur une table rotative, comme le montre la figure ci-dessous.
  • Supposons que la surface de la jauge présente une erreur de planéité, en raison de l’angle qu’elle fait avec le plan optique, un certain nombre de franges sont visibles sur la surface de la jauge.
  • Maintenant, la table est tournée de 180° et la surface de la jauge devient encore moins parallèle au plan optique.
  • Il en résulte plus de franges apparaissant sur la surface de la jauge.

Considérons une jauge qui montre n1 franges avec sa longueur dans la première position et n2 en deuxième position. Comme on le voit sur la figure ci-dessus, la distance entre la jauge et le plat optique dans la première position a augmenté d’une distance 𝛿1 sur la longueur de la jauge, et en deuxième position d’une distance2. Il est clair que la distance entre la jauge et le plan optique varie de /2, entre franges adjacentes.

Par conséquent,1 = n1 × λ/2 et 𝛿2 = n2 × /2
Le changement de relation angulaire est (𝛿21), c’est-à-dire (𝛿21) = (n1− n2) × /2.

L’erreur de parallélisme est en fait (𝛿21) /2 à cause de l’effet de doublement dû à la rotation de la plaque de base.
Ainsi,
(𝛿21) /2 = (n1− n2)/2 × (λ/2)

Conclusion

Nous avons discuté de l’interféromètre de planéité NPL avec la construction, le principe de fonctionnement et l’erreur de mesure dans le parallélisme des jauges. Faites-nous savoir ce que vous en pensez dans la section commentaires ci-dessous.