बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर

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बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर (पीडीआई)[1][2][3] ऐसा सामान्य-पथ इंटरफेरोमीटर है। आयाम-विभाजन इंटरफेरोमीटर के विपरीत, जैसे कि माइकलसन इंटरफेरोमीटर, जो असंतुलित बीम को विभक्त करता है और परीक्षण बीम के साथ हस्तक्षेप करता है, सामान्य-पथ इंटरफेरोमीटर अपना स्वयं का संदर्भ बीम उत्पन्न करता है। पीडीआई प्रणाली में, परीक्षण और रेफरेंस बीम लगभग एक ही पथ पर चलते हैं। यह डिजाइन पीडीआई को अधिक उपयोगी बनाता है और पर्यावरण भिन्नता संभव नहीं है या त्रुटिहीन प्रकाशिकी की संख्या में कमी की आवश्यकता है। परीक्षण बीम के भाग से रेफरेंस बीम सेमीट्रांसपेरेंट कोटिंग में छोटे से पिनहोल द्वारा विवर्तन बनाया जाता है।[4][5] पीडीआई का सिद्धांत चित्र 1 में दिखाया गया है।

डिवाइस स्थानिक फिल्टर के समान है। घटना प्रकाश अर्ध-पारदर्शी (लगभग 0.1% संचरण) पर केंद्रित है। केंद्र में एयरी डिस्क के आकार का छिद्र है, और बीम इस छिद्र पर फूरियर-रूपांतरित लेंस के साथ केंद्रित होता है। शून्य क्रम (फूरियर अंतरिक्ष में कम आवृत्ति) छिद्र से निकलता है और शेष बीम के साथ हस्तक्षेप करता है। परीक्षण और संदर्भ बीम की तीव्रता को संतुलित करने के लिए संचरण और छिद्र के आकर का चयन किया जाता है। डिवाइस चरण-विपरीत माइक्रोस्कोपी के संचालन के समान होता है।

पीडीआई प्रणाली में विकास

चित्र 2: फ़िज़्यू इंटरफेरोमीटर को संदर्भ प्रकाशिकी की आवश्यकता होती है। यह अधिक महत्वपूर्ण है कि संदर्भ प्रकाशिकी (फ्लैट) निश्चय उत्तम हो क्योंकि यह परीक्षण वस्तु के मापित सतह रूप को अत्यधिक प्रभावित करता है।

पीडीआई प्रणालियां ऑप्टिकल या परावर्तक उपकरणों की पूर्ण सतह विशेषताओं को गैर-विनाशकारी रूप से मापने के लिए मूल्यवान उपकरण हैं। सामान्य मार्ग डिजाइन संदर्भ प्रकाशिकी होने की किसी भी आवश्यकता को समाप्त करता है, जो परीक्षण वस्तु के पूर्ण सतह रूप को अपनी स्वयं की सतह रूप त्रुटियों के साथ ओवरलैप करने के लिए जाना जाता है। जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, यह डबल मार्ग प्रणाली की हानि है, जैसे फ़िज़ाऊ इंटरफेरोमीटर है। इसी प्रकार सामान्य मार्ग डिज़ाइन परिवेश के लिए प्रतिरोधी है।[4]

मूल डिजाइन की मुख्य आलोचनाएँ हैं (1) आवश्यकता कम-संचरण दक्षता को कम कर देता है। (2) जब बीम अधिक विचलित हो जाती है, तो अक्ष पर तीव्रता कम हो जाती है, और संदर्भ बीम के लिए कम रोशनी उपलब्ध होती है, फ्रिंज कंट्रास्ट की हानि के लिए अग्रणी होती है। कम संचरण शोर अनुपात के लिए सिग्नल से जुड़ा था। इन समस्याओं को चरण-स्थानांतरण बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर डिजाइनों में अधिक सीमा तक दूर किया जाता है, जिसमें ग्रेटिंग या बीमप्लिटर अपारदर्शी पर होने वाली बीम की अधिक, समान प्रतियां बनाता है। अवशोषण के कारण हानि के बिना, परीक्षण बीम झिल्ली में कुछ बड़े छिद्र से निकलता है; संदर्भ बीम उच्चतम संचरण के लिए पिनहोल पर केंद्रित होता है। ग्रेटिंग-आधारित उदाहरण में, फेज-शिफ्टिंग रूलिंग्स के लम्बवत् ग्रेटिंग का अनुवाद किया जाता है, जबकि कई चित्र रिकॉर्ड किए जाते हैं। फेज शिफ्टिंग पीडीआई में निरंतर विकास ने मानक फ़िज़ाऊ आधारित प्रणालियों की तुलना में अधिक परिमाण के त्रुटिहीनता के आदेश प्राप्त किए हैं।[6]

चरण-स्थानांतरण [[[इंटरफेरोमेट्री]] देखें] माप संकल्प और दक्षता बढ़ाने के लिए संस्करण बनाए गए हैं। इनमें क्वोन द्वारा विवर्तन ग्रेटिंग इंटरफेरोमीटर[7] और चरण-स्थानांतरण बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर सम्मिलित हैं।[5][6][8][9]


फेज-शिफ्टिंग पीडीआई प्रणाली के प्रकार

सिंगल पिनहोल के साथ फेज-शिफ्टिंग पीडीआई

चित्र 3: गैरी सोमरग्रेन द्वारा प्रस्तावित चरण-स्थानांतरण बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर डिजाइन[10]

गैरी सोमरग्रेन[11]ने बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर डिज़ाइन का प्रस्ताव दिया जो सरलता पूर्वक मूल डिज़ाइन से अनुसरित होते है जहाँ विवर्तित वेवफ्रंट के कुछ भागों का परीक्षण के लिए उपयोग किया गया था और शेष भाग को ज्ञात करने के लिए जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है। यह डिज़ाइन उपस्तिथ प्रणालियों के लिए प्रमुख उन्नयन था। योजना 1 एनएम की विविधताओं के साथ ऑप्टिकल सतह को त्रुटिहीन रूप से माप सकती है। परीक्षण भाग को पीजो इलेक्ट्रिक ट्रांसलेशन चरण के साथ स्थानांतरित करके चरण स्थानांतरण प्राप्त किया गया था।[12][13] परीक्षण भाग को हिलाने का अवांछित पक्ष प्रभाव यह है कि डिफोकस भी गति करता है जिससे किनारे विकृत हो जाते हैं। सोमरग्रेन के दृष्टिकोण का नकारात्मक पक्ष यह है कि यह कम कंट्रास्ट फ्रिंज उत्पन्न करता है [14] और कंट्रास्ट को विनियमित करने का प्रयास भी मापा और तरंगफ्रंट को संशोधित करता है।

ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग कर पीडीआई प्रणाली

इस प्रकार के बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर में बिंदु स्रोत एकल मोड फाइबर होता है। अंत का आकार शंकु जैसा दिखने के लिए संकुचित होता है और प्रकाश को कम करने के लिए धातु की फिल्म से ढका होता है। फाइबर की व्यवस्था की जाती है जिससे कि वे परीक्षण और संदर्भ दोनों के लिए गोलाकार तरंगें उत्पन्न कर सकें। ऑप्टिकल फाइबर का अंत गोलाकार तरंगों को अधिक त्रुटिहीनता के साथ उत्पन्न करने के लिए जाना जाता है,[15] चूँकि ऑप्टिकल फाइबर आधारित पीडीआई एकल पिनहोल आधारित प्रणाली पर कुछ उन्नति प्रदान करते हैं, किंतु उनका निर्माण और संरेखण करना जटिल होता है।

Phase Shifting Point Diffraction Interferometer
चित्र 4: दो-बीम चरण-स्थानांतरण बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर, जहां चरण स्थानांतरण और कंट्रास्ट विनियमन के लिए संदर्भ बीम को स्वतंत्र रूप से विनियमित किया जा सकता है

दो-बीम फेज-शिफ्टिंग पीडीआई

दो-बीम पीडीआई स्वतंत्र रूप से स्टीयरेबल बीम का लाभ उठाकर अन्य योजनाओं की तुलना में अधिक लाभ प्रदान करता है। जहाँ, परीक्षण और रेफरेंस बीम एक-दूसरे के लंबवत होते हैं, जहां रेफरेंस की तीव्रता को रेगुलेट किया जा सकता है। इसी प्रकार, परीक्षण भाग को स्थिर रखते हुए बीम के सापेक्ष स्थिर चरण परिवर्तन प्राप्त किया जा सकता है। चित्र 4 में दर्शाई गई योजना का निर्माण करना सरल है और यह उपयोगकर्ता के अनुकूल मापने की स्थिति प्रदान करता है, जो फ़िज़ो प्रकार के इंटरफेरोमीटर के समान है। एक ही समय में निम्नलिखित अतिरिक्त लाभ प्रदान करता है:

  1. परीक्षण भाग का पूर्ण सतह रूप।
  2. उच्च संख्यात्मक एपर्चर (एनए = 0.55)।
  3. उच्च कंट्रास्ट के स्पष्ट फ्रिंज पैटर्न।
  4. सतह फॉर्म परीक्षण की उच्च त्रुटिहीनता (वेवफ्रंट आरएमएस एरर 0.125 एनएम)।
  5. वेव-फ्रंट आरएमएस रिपीटेबिलिटी 0.05 एनएम।
  6. विध्रुवण परीक्षण भागों को माप सकते हैं।

डिवाइस स्व-संदर्भित है, इसलिए इसका उपयोग अधिक कंपन वाले वातावरण में किया जा सकता है या जब कोई संदर्भ बीम उपलब्ध नहीं होता है, जैसे कि अधिक अनुकूली प्रकाशिकी और लघु-तरंग दैर्ध्य परिदृश्यों में उपयोग किया जाता है।

Absolute surface form obtained by phaseDifrotec.
254x254पीएक्स

पीडीआई के अनुप्रयोग

इंटरफेरोमेट्री का उपयोग ऑप्टिकल प्रणाली के विभिन्न मात्रात्मक लक्षण वर्णन के लिए किया गया है जो उनके समग्र प्रदर्शन को दर्शाता है। परंपरागत रूप से, फ़िज़्यू इंटरफेरोमीटर का उपयोग ऑप्टिकल या पॉलिश सतह रूपों को ज्ञात करने के लिए किया गया है, किंतु त्रुटिहीन निर्माण में नई प्रगति ने औद्योगिक बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमेट्री को संभव बनाया है। पीडीआई विशेष रूप से उच्च रिज़ॉल्यूशन, त्रुटिहीन माप के लिए प्रयोगशाला स्थितियों में शोर कारखाने के फर्श के लिए अनुकूल है। संदर्भ प्रकाशिकी की कमी विधि को ऑप्टिकल प्रणाली के पूर्ण सतह रूप को देखने के लिए उपयुक्त बनाती है। इसलिए, फ़िज़ो इंटरफेरोमीटर के संदर्भ प्रकाशिकी को सत्यापित करने के लिए पीडीआई विशिष्ट रूप से उपयुक्त है। यह लेज़र आधारित प्रणालियों में प्रयुक्त प्रकाशिक संयोजनों के विश्लेषण में भी अत्यधिक उपयोगी है। जैसे यूवी लिथोग्राफी के लिए विशेषता प्रकाशिकी, त्रुटिहीन प्रकाशिकी के लिए गुणवत्ता नियंत्रण, ऑप्टिकल असेंबली के वास्तविक रिज़ॉल्यूशन का सत्यापन, एक्स-रे ऑप्टिक्स द्वारा निर्मित वेवफ्रंट मैप को मापना और परिनियोजन से पूर्व स्पेस ऑप्टिक्स के रेटेड रिज़ॉल्यूशन को सत्यापित करने के लिए पीएस-पीडीआई का भी उपयोग किया जा सकता है।

यह भी देखें

  • इंटरफेरोमेट्री

संदर्भ

  1. ↑ Linnik, W. P. (1933). "ऑप्टिकल सिस्टम की जांच के लिए एक साधारण इंटरफेरोमीटर". C. R. Acad. Sci. URSS. 5: 210.
  2. ↑ Smartt, R. N.; W. H. Steel (1975). "बिंदु-विवर्तन इंटरफेरोमीटर का सिद्धांत और अनुप्रयोग". Japanese Journal of Applied Physics. 14 (S1): 351–356. Bibcode:1975JJAPS..14..351S. doi:10.7567/jjaps.14s1.351.
  3. ↑ Smartt, R. N.; Strong, J. (1972). "बिंदु-विवर्तन व्यतिकरणमापी". Journal of the Optical Society of America. 62: 737. Bibcode:1974JOSA...62..737S.
  4. ↑ 4.0 4.1 Neal, Robert M.; Wyant, James C. (2006-05-20). "ध्रुवीकरण चरण-स्थानांतरण बिंदु-विवर्तन इंटरफेरोमीटर". Applied Optics (in English). 45 (15): 3463–3476. Bibcode:2006ApOpt..45.3463N. doi:10.1364/AO.45.003463. hdl:10150/280372. ISSN 1539-4522. PMID 16708090.
  5. ↑ 5.0 5.1 Voznesenskiy, Nikolay; Voznesenskaia, Mariia; Petrova, Natalia; Abels, Artur (2012-12-18). Mazuray, Laurent; Wartmann, Rolf; Wood, Andrew P; de la Fuente, Marta C; Tissot, Jean-Luc M; Raynor, Jeffrey M; Kidger, Tina E; David, Stuart; Benítez, Pablo; Smith, Daniel G; Wyrowski, Frank; Erdmann, Andreas (eds.). "दो-बीम बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर में फेज-शिफ्टिंग इंटरफेरोग्राम का संरेखण". Optical Systems Design 2012. 8550. International Society for Optics and Photonics: 85500R–85500R–8. doi:10.1117/12.980910. S2CID 123535031. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
  6. ↑ 6.0 6.1 "Product — Difrotec". difrotec.com (in English). Retrieved 2017-03-20.
  7. ↑ Kwon, Osuk (February 1984). "मल्टीचैनल चरण-स्थानांतरित इंटरफेरोमीटर". Optics Letters. 9 (2): 59–61. Bibcode:1984OptL....9...59K. doi:10.1364/ol.9.000059. PMID 19718235.
  8. ↑ Medecki, Hector (1996). "एक चरण-स्थानांतरण बिंदु विवर्तन व्यतिकरणमापी". Optics Letters. 21 (19): 1526–1528. Bibcode:1996OptL...21.1526M. doi:10.1364/OL.21.001526. PMID 19881713.
  9. ↑ Naulleau, Patrick (1999). "Extreme-ultraviolet phase-shifting point-diffraction interferometer: a wave-front metrology tool with subangstrom reference-wave accuracy". Applied Optics. 38 (35): 7252–7263. Bibcode:1999ApOpt..38.7252N. doi:10.1364/ao.38.007252. PMID 18324274.
  10. ↑ Otaki, Katsura; Bonneau, Florian; Ichihara, Yutaka (1999-01-01). "एक बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर का उपयोग करके एक गोलाकार सतह का निरपेक्ष माप". Optical Engineering for Sensing and Nanotechnology (ICOSN '99). 3740: 602–605. doi:10.1117/12.347755. S2CID 119631152. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
  11. ↑ "इंटरफेरोमीटर". str.llnl.gov. Retrieved 2017-03-20.
  12. ↑ G. E. Sommargren, U.S. Patent No. 554840 1996 .
  13. ↑ Rhee, Hyug-Gyo; Kim, Seung-Woo (2002-10-01). "दो-बिंदु-विवर्तन इंटरफेरोमेट्री द्वारा पूर्ण दूरी माप". Applied Optics (in English). 41 (28): 5921–5928. Bibcode:2002ApOpt..41.5921R. doi:10.1364/AO.41.005921. ISSN 1539-4522. PMID 12371550.
  14. ↑ Voznesenskiy, Nikolay; Voznesenskaia, Mariia; Petrova, Natalia; Abels, Artur (2013-05-13). "Concept, realization and performance of a two-beam phase-shifting point diffraction interferometer". In Lehmann, Peter H; Osten, Wolfgang; Albertazzi, Armando (eds.). औद्योगिक निरीक्षण VIII के लिए ऑप्टिकल मापन प्रणाली. Vol. 8788. International Society for Optics and Photonics. pp. 878805–878805–13. doi:10.1117/12.2020618. S2CID 109782639.
  15. ↑ Chkhalo, Nikolay I.; Kluenkov, Evgeniy B.; Pestov, Aleksey E.; Raskin, Denis G.; Salashchenko, Nikolay N.; Toropov, Mikhail N. (2008-01-01). "अल्ट्राहाई रेजोल्यूशन लिथोग्राफी सुविधाओं के लिए ऑब्जेक्टिव लेंस का निर्माण और जांच". SPIE Proceedings. 7025: 702505–702505–6. doi:10.1117/12.802351. S2CID 55343344. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
  16. ↑ "Difrotec D7 is a high accuracy industrial point diffraction interferometer". www.difrotec.com (in English). Retrieved 2017-04-28.


बाहरी संबंध

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