1、ZYG計涉儀使用說明1.0目的制定本文件是為了詳細說明如何使用ZYGOF涉儀測量平面、球面、柱面晶體元件的曲率半徑、面形（平行度、平面度）、以及透過波前畸變，并提高檢驗過程的準確性和可重復性。2.0范圍本文件涉及用ZYGOF涉儀檢測平面、球面、柱面元件的一般方法。3.0記錄在檢驗過程中將會生成以下記錄：3.1 干涉圖（保存文件名為*.Tif）,在實時窗口上點擊FILE-SAVE保存。3.2 測試數據（保存文件名為*.Dat）,測試完成后點擊SAVEDATE呆存。4.0相關文件4.1與本文件相關的文件有：?待測零件圖紙5.1 定義5.1 應用（application）應用是ZYG0F涉儀中一系列

2、功能的組合，保存為后綴名為“*.app”的文件。不同的應用用于不同項目的測量。比較常用的是GIP.app用于一般的平面和球面的測量，GPI-Cylinde.app用于柱面面形的測量，Angle.app用于平行角度的測試。5.2 貓眼像（cateye）又稱為標準鏡的像。標準鏡的出射光在焦點處被返回時出現的干涉條紋，是透過干涉儀的光線與和它對稱的標準面之間的干涉圖形。5.3 鏡片像從標準鏡出射的光在整個零件表面被原路反射回來與標準面的反射光發生干涉產生的干涉圖形。包含待測零件的表面或波前信息，是面形檢測的主要信息來源。5.4 升降臺可以升降的平臺，帶有小傾角調節功能，一般用于放置平面元件。5.5

3、Align/View模式按下控制盒上的align/view切換的2個模式之一。align模式可以看到一個黑色固定的十字線和反射回干涉儀的光點，一般用于零件對準，特點是視場較大。View模式是按下控制盒上的align/view切換的2個模式之一，可以看到干涉條紋，特點是放大率較高，但是視場較小。一般在align界面對準后在view界面觀察條紋。5.6 標準鏡干涉儀上使用的參考表面，用于生成理想的平面、球面波，作為測量基準。5.7 長度基準設定圖像的長度基準，因為放大率不同或者屈光度不同，同樣大小的干涉圖所代表的零件大小可能有很大的差異。設定長度基準的目的就是告訴干涉儀圖形中的一段長度相當于鏡片中

4、長度的多少，方便控制測量區域和設定掩膜。5.8 掩膜（mask表明干涉圖中有效區域的工具。可以根據需要設定有效區域的形狀、大小、位置，也可以從有效區域中挖去一部分不需要的。5.2 職責主要包括以下幾個方面：6.1 zygo干涉儀使用和維護部門為品管部。品管部經理負責保證過程實施所需的培訓及資源。6.2 按照校準計劃對設備定期檢定。6.3 指定的儀器使用者需保證使用過程按按照操作規程操作儀器（程序文件要求實施）。6.4 定期對設備進行保養。7.0工具、計量器具、測量設備7.1 主要設備和工具包括：ZYGO干涉儀，導軌，三爪卡盤，六維調整架，平面標準鏡TF,各種規格的球面標準鏡TS,柱面標準鏡CG

5、H標準平面反射鏡，升降臺7.2 認識ZYGOF涉儀ZYGO干涉儀由主機，測長裝置導軌，電腦，控制盒四個主要部分組成。其中主機又分為主機箱，移相頭和標準鏡支架三部分。測長裝置是多普勒雙頻激光測距儀，其中角錐（反射器）安裝在導軌上的六維調整架上可以隨著調整架上的鏡片同步移動。7.3 認識軟件界面干涉儀軟件MetroPro界面左邊是各種功能按鈕，有些的作用是實現某種操作，有些的點開是一個窗口，右邊是各種圖形、數據、信息窗口。8.0安全要求?測量過程中，注意對透鏡的防護，尤其是表面和邊角容易損壞的部位。?標準鏡使用時要插入到位，螺絲擰緊。不用時要擺放到盒子中避免意外損壞。9.1 操作流程使用干涉儀測量

6、面形主要包括以下步驟：開機，選擇、安裝標準鏡，找到待測零件表面干涉條紋，輸入零件號等相關信息，設定長度基準，取掩膜，測量，結果保存和打印。不同的零件在找干涉條紋和一些設定方面有所區別，但是基本步驟差不多。9.1 開機依次開啟ZYGO示器電源，機箱控制面板上電源按鈕：MASTERMONITORAUX1AUX2以及干涉儀主機箱右側下方POWER9.2 啟動軟件，運行程序打開干涉儀主機上的開關以及光柵尺顯示屏背后的開關，打開電腦開關啟動電腦。進入Windows后，雙擊電腦桌面上的Metropro.exe（如圖一）圖標啟動干涉測量分析軟件，運行程序，進入ZYGOB式操作桌面。啟動完成后會自動進入GPI

7、.app,如果沒有，關閉當前的窗口，待其縮小為按鈕后，在應用選擇窗口中點擊GPI.app,或者相應的程序。Metroprc83,5圖一9.3 平行度測試主要測試步驟如下：9.3.1 按監視器遙控器上的顯示切換鍵（ALIGN/VIEW）,使監視器處于排列狀態。扭動參考反射鏡上方的調節旋鈕，調整鏡面方向，使得反射鏡反射回的最亮光斑與十字分劃線交點重合。完成后,按遙控器上的顯示切換鍵（ALIGN/VIEW,使監視器處于瀏覽狀態。雙擊ZYGOB式操作桌面中angle.app按鈕進入平行測試操作界面。9.3.2 調整好后將待測晶體放置到樣品支架上，通過觀察監視器調整晶體，使晶體垂直于測試光（監視器中晶體

8、邊緣清晰可見。）9.3.3 點擊操作界面左下角MeasureControls對話框中的Refractiveindex,錄入待測晶體的折射率（選擇632.8nm時對應晶體的折射率，如圖二），按回車鍵確定。mZy9°忖”零uttCont3ReportProcessVidMon(Wedge)VidMpn(Angle)SetupType:Wedge(Trans)Kefactiveindex:1.5D0000A圉WIP/N：圖二9.3.4 點擊測試界面左上角的Calibrate按鈕，在彈出的對話界面中點擊Fringe按鈕,對話框中圖像顯示會進行更新，鎖定并顯示監視器中畫面。使用鼠標標記晶體通光

9、面寬度，在彈出的對話框中，錄入晶體通光面寬度，按回車鍵確定。9.3.5 點擊測試界面中左上角MaskData按鈕（如圖三、四所示），在彈出的有動態圖像的對話框中，首先從下部選項中選擇晶體外形標定（例如正方形則選擇square）。在動態圖像中，使用鼠標準確標定待測晶體，要求標定范圍不能超出晶體。并在動態圖像上方無晶體的空間內，選擇與待測晶體規格相近的區域，此區域將作為參考區域。圖三然后，點擊下部選項中的BGInc使該按鈕變為BGEXC鎖定選擇區，點擊Define,定義Acq。之后點擊Test,選擇Unfill,去除最后標定的參考區域，Intensity.Map16.046.8riiiiiiiii

10、iiiiiAr.leErr1)圖四點擊De巾ne,定義Test（晶體測試區域）。再點擊Ref,選擇Fill,添加最后標定的參考區域，點擊Pick,然后用鼠標點擊待測晶體區域邊框，選擇Unfill,去除晶體待測區域，點擊De巾ne,定義Ref（參考區域）。9.3.6 點擊測試界面中左上角Measure按鈕，系統進行自動測算。當監視器中左下角出現WedgeX.Xsec（表示被測量器件兩表面的夾角為X.X秒）時，記錄下此時X.X即為晶體的平行度。測試完畢后關閉平行度測試操作界面，點擊左上角X符號，退回到ZYGO主測試操作桌面。9.4 平面度測試9.4.1 調整監視器遙控器上的顯示切換鍵（ALIGN/

11、VIEW）,使監視器處于排列狀態。移除標準參考反射鏡面，將晶體放置到樣品支架上，調整晶體方向，使其反射回的光斑與十字分劃線交點重合。完成后，按監視器遙控器上的顯示切換鍵，使監視器處于瀏覽狀態。點擊ZYGOB式操作桌面中GPl.app按鈕進入平面度測試操作界面。9.4.2 點擊測試界面左上角的Calibrate按鈕（如圖五所示），在彈出的對話界面中點擊Fringe按鈕，對話框中圖像顯示會進行更新，鎖定并顯示監視器中畫面。使用鼠標標記晶體通光面寬度，在彈出的對話框中，錄入晶體通光面寬度，按回車鍵確定。9.4.3 點擊測試界面中左上角MaskData按鈕（如圖五所示），在彈出的有動態圖像的對話框中，

12、首先從下部選項中選擇晶體外形標定（例如正方形則選擇square）。在動態圖像中，使用鼠標準確標定待測晶體，要求標定范圍不能超出晶體。點擊Define,定義待測區域。9.4.4 點擊測試界面中左上角Measure按鈕，系統進行自動測算。當監視器中左上角出現PVX.XXXWave（表示被測樣品最高點與最低點之間的距離為X.XXX入）時（如圖六所示），記錄此時X.XXX即為晶體的平面度值。測試完畢后關閉測試操作界面，點擊左上角X符號，退回到ZYGOfc測試操作桌面。圖五圖六9.5 波前畸變測試主要測試步驟如下：9.5.1 調整監視器遙控器上的顯示切換鍵（ALIGN/VIEW,使監視器處于排列狀態。扭

13、動參考反射鏡上方的調節旋鈕，調整鏡面方向，使得反射鏡反射回的最亮光斑與十字分劃線交點重合。完成后，按監視器遙控器上的顯示切換鍵（ALIGN/VIEW）,使監視器處于瀏覽狀態。點擊ZYGOS式操作桌面中GPI.app按鈕進入波面測試操作界面。9.5.2 將待測晶體放置到樣品支架上，通過觀察監視器調整晶體，使晶體垂直于測試光（監視器中晶體邊緣清晰可見）。9.5.3 點擊測試界面左上角的Calibrate按鈕，在彈出的對話界面中點擊Fringe按鈕,對話框中圖像顯示會進行更新，鎖定并顯示監視器中畫面。使用鼠標標記晶體通光面寬度，在彈出的對話框中，錄入晶體通光面寬度，按回車鍵確定。9.5.4 點擊測試

14、界面中左上角MaskData按鈕，在彈出的有動態圖像的對話框中，首先從下部選項中選擇晶體外形標定（例如正方形則選擇square）。在動態圖像中，使用鼠標準確標定待測晶體，要求標定范圍不能超出晶體。點擊Define,定義待測區域。9.5.5 點擊測試界面中左上角Measure按鈕，系統進行自動測算。當監視器中左上角出現PVX.XXXWave（表示被測樣品最高點與最低點之間的距離為X.XXX入）時，記錄此時X.XXX即為晶體的波面數值（如圖五所示）。測試完畢后關閉波面測試操作界面，點擊左上角X符號，退回到ZYGOfc測試操作桌面。9.2 細節說明和結語10.1 安全要求10.1.1 測量過程中，注

15、意對透鏡的防護，尤其是表面和邊角容易損壞的部位。10.1.2 標準鏡使用時要插入到位，螺絲擰緊。不用時要擺放到盒子中避免意外損壞。10.1.3 使用干涉儀測量面形主要包括以下步驟：開機，選擇、安裝標準鏡，找到待測零件表面干涉條紋，輸入零件號等相關信息，設定長度基準，取掩膜，測量，結果保存和打印。不同的零件在找干涉條紋和一些設定方面有所區別，但是基本步驟差不多。10.2 選擇、安裝標準鏡選擇：平面和柱面選擇平面標準鏡TF,球面選擇球面標準鏡。球面標準鏡在選擇的時候要考慮鏡片的曲率半徑和口徑，參照JENfizar的標準鏡選擇圖例（附件A）。安裝：將標準鏡的兩個插銷對準標準鏡安裝支架上的卡口插入，旋

16、轉，安裝到位，旋轉鎖死螺釘固定好。按下控制盒上align/view切換到align模式，將光點調到十字線的中心。10.3 尋找干涉條紋10.3.1 平面：將待測面正對干涉儀主機放置到升降臺上，如果是楔角較小的平片或者直角棱鏡之類的可能需要把背面事先涂上凡士林來消除雜光影響。按下控制盒上的align/view按鈕切換到align模式，調整待測零件的俯仰和水平旋轉在動態窗口中找到零件表面反射回來的光點，并將其調整到十字線中心。再次按下align/view按鈕切換到view模式，微調零件或者標準鏡的俯仰和水平旋轉，將條紋調到3根左右。10.3.2 球面將鏡片夾到六位調整架上，待測面正對干涉儀主機。切

17、換到view界面，沿導軌前后移動調整架至干涉儀的出射光聚焦到零件表面（可用一張小紙條貼于零件表面觀察）。此時干涉儀中出現的條紋稱為貓眼像（cateye）,也常稱作標準鏡的像。調整六位調整架，使零件上下移動把條紋調到充滿整個視場，微調標準鏡的位置，使得條紋對稱。凸面靠近，凹面遠離干涉儀主機尋找表面像，緊盯剛才找到的貓眼條紋，它會漸漸變小然后又慢慢變大，再次變大的條紋就是零件的表面像，微調六維調整架將條紋調到3根。在整個尋找過程中，光點可能會移動，通過六維調整架的調整來保持光點始終在屏幕中心。如果僅僅要測量面形，找到像之后進入步驟10.4即可；如果還要測量曲率半徑，則在找到鏡片表面像之后按下光柵尺

18、面板上的“X'按鈕讓示數歸零，再次回到貓眼像位置，此時光柵尺的示數即為待測零件的曲率半徑。注意：整個回歸貓眼的過程中不可觸碰任何調整旋鈕。測得的結果按照10.4中的說明輸入到ISO窗口中。10.3.3 柱面柱面的情況比平面和球面要復雜一些，除了要使用平面標準鏡以外還需要使用一塊柱面輔助鏡CGH使用時，切換到align模式，將CGH勺平面對準干涉儀，調整左右旋轉，把第3個光點調到十字線中心。切換到view模式，微調標準鏡位置，把CG胭圍的圓環調到無條紋，然后再切換到align模式。將待測柱面母線按與CG畔行的方向放置到調整架上，移動調整架至CGHI點處，微調待測柱面的左右偏轉，在電腦屏幕

19、中看到有一個線狀亮斑，微微旋轉柱面的母線方向，使得母線方向與CG的母線方向完全一致，此時屏幕中看到一條細亮的豎線。調整前后將細線縮小成點，并調整到十字線中間。切換到view模式，再次微調柱面的旋轉和角度將條紋調正，微調前后將條紋在弧面方向調直。10.4 輸入零件信息點擊measurementcontrol按鈕，在partnumber欄中輸入貨號，serialnumber欄中輸入零件編號。零件彳HrrRi.ft叢hLgiht>>.*»«AvmHinNPct;litnw-工FEEL:Cft如果測量的是球面還需要在ISO10110窗口中輸入曲率半徑標稱值、實測值、測試

20、波長、零件有效口徑。PartDi«iet4rtMlIto1011Q-5：才，雷&Gt工RR，畬IRMfix有效口徑SAfi10.5 設定長度基準點擊calibrate按鈕，在彈出的窗口中劃一條已知長度的線，并在彈出的窗口中輸入長度。般平面可以以零件邊緣或者標準鏡邊緣為基準，球面可以以干涉圖形的邊緣作為基準。如果測量不到整個面面形的球面按照R/(F/#)計算實際測量的口徑，作為長度基準。10.6 取掩膜10.6.1 自動掩膜測量圓形（球形）零件的時候，可以使用自動掩膜功能，按一定的百分比選取有效測量區域。點擊analysiscontrol按鈕，在彈出的窗口中選擇autoaper

21、tureON在下面的inside欄中輸入有效百分比，outside欄中輸入中心需要去除的部分。10.6.2 手動掩膜手動掩膜適用于非圓形零件或者有特殊需求的情況。點擊mask按鈕進入掩膜窗口，按需要選擇circle,rectangle,square,ellipse,curve等形狀的掩膜，在干涉圖上畫出合適的大小，可以通過中間的moveresize,adjust等功能調整到合適的大小和位置。完成后點擊BGIN（按鈕來確認。根據零件形狀可以使用各種形狀掩膜的組合，如果要挖去一部分，則選中該掩膜點擊unfill按鈕來使其空白。10.6.3掩膜去除去除自動掩膜在analysiscontrol窗口中將

22、autoaperture欄中的0畋成OFF即可。去除手動掩膜在mask窗口中選擇pick然后選中需要去除的掩膜，點擊delete按鈕來刪除。點擊clear按鈕則所有掩膜都被清除。10.7 測量點擊measure按鈕或者控制盒上的measure按鈕或按下鍵盤上"F1”鍵開始測量。10.8 結果保存和打印保存：點擊savedata按鈕來保存測試結果，默認擴展名為*.dat,一般按月份存儲，如果需要可以更改其他保存路徑。打印：點擊黑色的ZYGO勺圖標，出現打印對話框，默認是打印機，直接點擊Print即可輸出紙質報告。打印成圖片：在打印對話框中選擇File，點擊Print之后在新的對話框中輸入文件名即可輸出BM骼式的報告。11.1 特殊測量：透過波前11.2 平面的透過波前將干涉儀，待測平片，反射鏡按光軸方向依次放置。如果是棱鏡，則將反射鏡放置到與出射光垂直的位置。切換