Interferometria dinamica di 4D Technology
Gli interferometri dinamici del nostro partner 4D Technology integrano sensori di fase istantanei brevettati per misurare la forma di superfici ottiche, o di altro materiale con elevato grado di finitura, con estrema precisione nonostante la presenza di vibrazioni e rumore ambientale.
La 4D Technology ha aperto la strada a un nuovo standard di misura oltre 20 anni fa, quando la NASA si è rivolta all’azienda per risolvere molte problematiche sulla metrologia relative al progetto James Webb Space Telescope (JWST) che sono state affrontate e risolte con l'interferometria dinamica.
I limiti dell’interferometria basata sulla tecnica Temporal Phase Shifting
In passato, la maggiore limitazione per l’impiego degli interferometri con tecnica Phase Shifting Interferometry (PSI) era rappresentata dalla loro forte sensibilità alle vibrazioni ambientali e alla turbolenza dell'aria. I tradizionali interferometri a sfasamento temporale, infatti, sono particolarmente sensibili alle vibrazioni in quanto i frame dei dati vengono acquisiti in sequenza, con tempi di acquisizione dell’ordine delle centinaia di millisecondi. Il tempo di acquisizione è dunque sufficientemente lungo affinché le vibrazioni e la turbolenza dell'aria causino sfasamenti imprevedibili tra i vari frame. In queste condizioni, l'accuratezza di misura risulta notevolmente compromessa e spesso tale da impedire la misura stessa.
Interferometria Dinamica: misure accurate nonostante la presenza di vibrazioni
Gli interferometri dinamici 4D Technology si basano sulla tecnologia brevettata Dynamic Interferometry® che utilizza una singola camera ed un sensore di fase ottico ad alta velocità per effettuare misure del fronte d'onda con tempi di acquisizione fino a meno di 30 microsecondi, oltre 5000 volte più velocemente dei tradizionali interferometri che lavorano con tecniche Phase Shifting.
L'Interferometria Dinamica® consente di acquisire simultaneamente tutti i dati di misura con tempi di acquisizione così brevi che le vibrazioni e le turbolenze risultano effettivamente congelate.
Il sensore con array di micropolarizzatori permette la codifica spaziale dell'immagine interferometrica acquisita secondo quattro sfasamenti, di 0, 90, 180 e 270 gradi, consentendo la misura quantitativa di fase con un unico frame.
Un interferometro dinamico utilizza la polarizzazione della luce per dividere il fascio di misura in quattro fasi e misurarle tutte e quattro contemporaneamente
4D Technology ha sviluppato l’Interferometria Dinamica e con le sue innovazioni detiene numerosi brevetti statunitensi e internazionali sulla tecnologia e sulle applicazioni, e rappresenta il punto di riferimento nel settore della Metrologia Ottica da quasi due decenni.
Misura in linea ed in camera pulita
Con un tempo di esposizione così breve, l'impatto delle vibrazioni viene efficacemente rimosso consentendo misure accurate anche in ambienti rumorosi. L’accuratezza di misura di un interferometro dinamico che lavora in presenza di vibrazioni ambientali, inoltre, può essere migliorata ulteriormente mediando su diversi frame di dati.
L'Interferometria Dinamica consente di eseguire misure tradizionalmente difficili o impossibili da realizzare con strumenti basati sulle tecniche Temporal Phase Shifting. I sistemi dinamici non necessitano di apparati per l’isolamento dalle vibrazioni ambientali o per il controllo della turbolenza e possono essere impiegati in ambienti di produzione, all’interno di camere bianche e in camere di prova ambientale dove le pompe rumorose e i sistemi di trattamento dell'aria rendono le misure estremamente impegnative.
Operabilità manuale o robotica, installazione in spazi ristretti o in setup di lunga distanza
I sistemi basati sull’Interferometria Dinamica permettono di eseguire misure accurate altrimenti non possibili con gli interferometri che utilizzano tecniche tradizionali. È possibile eseguire misure interferometriche con setup ottici disposti su più banchi, e dunque con oggetti non solidali tra loro, attraverso le finestre di camere di simulazione ambientale e su lunghe cavità ottiche come tipicamente avviene per la misura di ottiche di grandi telescopi e per l’installazione remota in torri interferometriche.
Geometrie non convenzionali, oscuramento della pupilla, scarso contrasto del segnale, parti in movimento, turbolenza dell'aria e vibrazioni meccaniche non rappresentano un ostacolo per la misura se eseguita con l’Interferometria Dinamica.
I sistemi 4D Technology sono estremamente compatti e leggeri. Il profilometro ottico NanoCam HD può essere facilmente posizionato a mano su parti di grandi dimensioni o installato su un sistema gantry o su un braccio robotico per eseguire misure di finitura superficiale con precisione a livello sub-Angstrom.
Misura di sistemi in movimento
Gli interferometri dinamici 4D sono stati sviluppati per l'impiego in un ampio range di applicazioni e lunghezze d'onda. Alcuni sistemi presentano un'elevata risoluzione spaziale per misurare superfici che presentano pendenze ripide, altri prevedono sorgenti laser ad alta potenza per setup ottici a bassa riflettività ed altri ancora fattori di forma molto piccoli per l'uso come sistema di misura portatile o per l’installazione in linea di produzione od in ambienti ristretti che richiedono ingombri ridotti.
Il tempo di esposizione estremamente breve, inoltre, permette a un interferometro dinamico di analizzare sistemi in movimento o vibranti. I modi di vibrazione di dischi rotanti o di micro-dispositivi di azionamento e la caratterizzazione di specchi deformabili, di ottiche adattive e di molti altri sistemi possono essere osservati con elevata precisione temporale.
L'Interferometria Dinamica è oggi una tecnica di riferimento nella produzione di strumenti ottici avanzati che richiedono misure con risoluzione di livello sub-nanometrico su scale temporali che vanno dai microsecondi per le analisi vibrazionali ai giorni per le analisi termiche.
4D Technology
4D Technology Corporation, parte del gruppo Onto Innovation Inc., è leader mondiale nella fornitura di soluzioni dinamiche e a non contatto per la Metrologia 3D di superficie.
Per saperne di più:
Interferometri laser Serie PhaseCam
Interferometri laser Serie AccuFiz
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