|
| |
|
|
Automatický systém pro kalibraci koncových měrek optimalizovaný pro legální délkovou metrologii
Buchta, Zdeněk ; Šarbort, Martin ; Čížek, Martin ; Hucl, Václav ; Řeřucha, Šimon ; Pikálek, Tomáš ; Dvořáčková, Š. ; Dvořáček, F. ; Kůr, J. ; Konečný, P. ; Lazar, Josef ; Číp, Ondřej
Článek prezentuje bezkontaktní systém pro kalibraci koncových měrek, kombinující laserovou interferometrii a interferometrii nízké koherence. Absolutní hodnota koncové měrky je pak měřena bezkontaktně a jednokrokově, bez nutnosti jakékoli změny v optické sestavě v průběhu měření. Optická sestava je kombinována s podavačem koncových měrek o kapacitě 126 kusů, což umožňuje automatizaci celého měření.\nČlánek prezentuje optimalizační kroky pro přizpůsobení navrženého systému požadavkům sekundární délkové metrologie. Jsou prezentovány výsledky měření, srovnávající nový systém s referenčním systémem TESA-UPC, instalovaným v laboratořích Českého metrologického institutu.
|
|
|
Analýza a ověření metody měření indexu lomu vzduchu pro laserovou interferometrii
Pikálek, Tomáš ; Novák,, Jiří (oponent) ; Buchta, Zdeněk (vedoucí práce)
Práce se zabývá teoretickou analýzou a experimentálním ověřením nové přímé metody měření indexu lomu vzduchu, která využívá kombinaci laserové interferometrie a interferometrie nízké koherence. Základem metody je Michelsonův interferometr s trvale evakuovanou dvoukomorovou kyvetou. Rozdíl optických drah v komorách kyvety, který závisí na indexu lomu vzduchu, je nejprve vypočítán přibližně ze dvou bílých interferenčních signálů. Jejich analýzou ve frekvenční oblasti je zjištěna závislost fázového posunutí způsobeného vzduchem na vlnové délce ve vakuu, která je následně fitována teoretickou závislostí sestavenou pomocí Edlénových rovnic, čímž je získáno fázové posunutí pro vlnovou délku laseru. Pomocí dvojice laserových interferenčních signálů je tato hodnota zpřesněna a použita pro výpočet indexu lomu vzduchu. Nová metoda byla experimentálně ověřena, přičemž naměřené hodnoty byly srovnány se dvěma referenčními metodami, a byly též vyhodnoceny nejistoty provedených měření.
|
|
|
Analýza profilu povrchů pomocí interferometrie nízké koherence
Pikálek, Tomáš ; Novák, Jiří (oponent) ; Buchta, Zdeněk (vedoucí práce)
Práce se zabývá interferometrií nízké koherence, zejména jejím využitím v kombinaci s laserovou interferometrií pro optickou analýzu profilu povrchů. Uvádí principy laserové interferometrie se zaměřením na přesné měření délek a také principy interferometrie nízké koherence. Detailně popisuje metody detekce středu interferenčního proužku v interferometrii nízké koherence a jejich implementaci do prostředí MATLAB. Na základě měření a numerické simulace srovnává přesnost popsaných metod při detekci profilu povrchů, odolnost vůči disperzi a výpočetní náročnost a vybírá nejvhodnější metodu pro použití při analýze profilu povrchů. Popisuje také návrh a realizaci experimentální sestavy pro optické měření profilu povrchů kombinující možnosti laserové interferometrie a interferometrie nízké koherence, měření provedená na této sestavě a zpracování naměřených dat. Pro naměřené hodnoty jsou stanoveny nejistoty a hodnoty jsou srovnány s referenčním měřením.
|
|
|
Detekce středu interferenčního proužku v interferometrii nízké koherence
Pikálek, Tomáš ; Fořt, Tomáš ; Buchta, Zdeněk
Interferometrie nízké koherence je moderní diagnostická metoda využívaná např. k bezkontaktní analýze profilu povrchů, měření tloušťky tenkých vrstev nebo i ke kalibraci koncových měrek. [1, 2] Základní úlohou v interferometrii nízké koherence je při použití Michelsonova interferometru najít takovou polohu měřicího zrcadla, při které jsou optické dráhy v obou větvích interferometru stejné, tedy nalézt střed bílého interferenčního proužku. Při použití pole fotodetektorů na výstupu interferometru je pak tímto způsobem možné získat informaci o struktuře analyzovaného povrchu. Článek se zaměřuje na metody, které analyzují intenzitu na výstupu interferometru v závislosti na poloze měřicího zrcadla. Tyto metody je možné obecně rozdělit na metody detekující v interferenčním signálu maximum a metody detekující maximum obálky signálu.
|
|
|
Aktivní úhlové polohování koncové měrky v systému pro její automatickou kalibraci
Buchta, Zdeněk
Týmem vědeckých pracovníků a techniků z ÚPT AVČR v.v.i. a brněnské firmy Mesing spol. s r.o. byl navržen a sestaven systém pro bezkontaktní kalibraci a 3D diagnostiku koncových měrek. Tento systém zavádí do praxe zcela nový, dnes již patentově chráněný, princip kalibrace délky koncové měrky pomocí kombinace bílého a laserového záření. Na rozdíl od současných kalibračních mostů, kde je měrka podrobena dotykovému měření a následnému srovnání s tzv. referenční měrkou, případně systémů, kdy je koncová měrka přisáta na referenční ploše a jako délka měrky je prezentována opticky měřená vzdálenost mezi referenční plochou a volným čelem koncové měrky, je u tohoto přístroje měření provedeno bezdotykově pouze pomocí bílého světla a záření Helium-Neonového laseru. Délka měrky je tak určena bezkontaktně a s přímou návazností na definici jednotky délky jeden metr. Díky důmyslnému systému na manipulaci s koncovými měrkami je měření plně automatické.
|
|
|
Precision displacement interferometry with stabilization of wavelength on air
Lazar, Josef ; Holá, Miroslava ; Hrabina, Jan ; Buchta, Zdeněk ; Číp, Ondřej
We present an interferometric technique based on differential interferometry setup for measurement in the subnanometer scale in atmospheric conditions. The motivation for development of this ultraprecise technique is coming from the field of nanometrology. The key limiting factor in any optical measurement are fluctuations of the refractive index of air representing a source of uncertainty on the 10'6 level when evaluated indirectly from the physical parameters of the atmosphere. Our proposal is based on the concept of overdetermined interferometric setup where a reference length is derived from a mechanical frame made from a material with very low thermal coefficient on the 1 O'8 level. The technique allows to track the variations of the refractive index of air on-line directly in the line of the measuring beam and to compensate for the fluctuations. The optical setup consists of three interferometers sharing the same beam path where two measure differentially the displacement while the third represents a reference for stabilization of the wavelength of the laser source. The principle is demonstrated on an experimental setup and a set of measurements describing the performance is presented.
|
|
| |
|
|
The femtosecond optical frequency comb based tool for spectral analysis of molecular absorbtion gases
Lešundák, Adam ; Šmíd, Radek ; Buchta, Zdeněk ; Mikel, Břetislav ; Lazar, Josef ; Randula, A. ; Číp, Ondřej
The spectral analysis of absorption of molecular gases belongs to very powerful methods for detection of concentration of gases in a tested sample. In case of the human breath it consists of hundreds of molecules of gasses and their concentrations are known as biomarkers. An increased concentration of more of them indicates certain diseases or symptoms. The presenting work covers a pilot experiment where femtosecond pulse probe laser and a detection chain based on cross-correlation makes an analysis of the specimen of the absorption gas. In the pilot experimental set-up the detection part utilizes a Michelson interferometer with movable measuring mirror. We developed a novel digital processing method for precise stabilization of the speed of the mirror during measuring process. The caught optical signals are calculated by the fast Fourier transform from the time to wavelength domain. The first caught spectra of the femtosecond beam passing trough the specimens show absorption lines of one isotope of acetylene which was tested as the first sample. The work proofed positive the possibility of using the femtosecond laser for detection of broadband absorption spectra in the infrared region.
|
|
|
The smart electronic unit for precise measurement of refractive index of air in a nano-positioning stage for scanning probe microscopy (SPM)
Hucl, Václav ; Čížek, Martin ; Buchta, Zdeněk ; Mikel, Břetislav ; Lazar, Josef ; Číp, Ondřej
When the traceable measurement of dimensions of samples in scanning probe microscopy is needed the position of the probe tip has to be monitored by a set of laser interferometers. The measurement is done very often during standard atmospheric conditions so the changes of the refractive index of air have an influence to measured values of the length with 1.0exp(-4) relatively. Thus the measurement of the refractive index of air and application of the instantaneous value of the index to all of measurement interferometric axes is necessary. In the work we developed new concept of electronic unit which is able to monitor the refractive index of air on basis of measurement of weather conditions: temperature, humidity and pressure of the air. The unit uses modified Edlen formula for calculation of the refractive index. The next step of the work is verification of accuracy of the measuring capability of the unit. We tested the accuracy with reference unit which measure the refractive index of air by a set of etalon sensors. The expected accuracy of the smart electronic unit falls to the 4.1exp(-7) relatively. The important advantage of the unit is very low power consumption of electronics so the unit causes very small temperature effects to the measuring process.
|
host ::
RSS.