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Zygo Mark II 4 英寸干涉仪系统
时间: 2025-10-28浏览次数：
Zygo Mark II 4 英寸干涉仪系统
Zygo Mark II 4 英寸干涉仪系统
系统组成与技术参数
（一）系统核心模块
Mark II 主机：核心功能是采集实时干涉图案，含 632.8nm 圆偏振输出的 HeNe 激光器（可现场更换）、激光电源、光束发散器空间滤波器（BDSF）、CCTV 相机，以及保护精密光学元件的密封光学舱，配备附件插座（用于安装透射元件）和远程控制盒（通过线缆连接）。
视频监视器：显示主机采集的实时干涉图案，9 英寸对角线屏幕，搭配万向支架，可桌面放置或通过专用升降支架安装于主机上方，支持灵活调整视角以优化观测效果。
可选 VP-2 视频打印机：使用特殊涂层纸张，为干涉条纹图案提供纸质硬拷贝记录，便于存档与分析。
（二）关键技术参数
模块 具体参数
Mark II 主机 孔径：4 英寸直径，可连续变焦至 2/3 英寸（6 倍变焦范围）；对准：自动对准与快速条纹采集系统；视频输出：520 线 / 60Hz（EIA RS170 标准）或 625 线 / 50Hz（CCIR 标准），2:1 隔行扫描，BNC 接口，同步信号含水平与垂直；尺寸：648mm×533mm×203mm（长 × 宽 × 高）；重量：34kg；电源：115±10VAC/60Hz、110±10VAC/50Hz 或 230±10VAC/50Hz，无监视器时 50W、带监视器时 85W（单相）
视频监视器 屏幕：9 英寸对角线；接口：BNC 型；同步：内置；视频输入：支持 75Ω 或高阻抗终端；电源：115±10VAC/60Hz，300mA；尺寸：311mm×229mm×241mm（长 × 宽 × 高）；重量：6.35kg
激光辐射安全规范
激光特性与风险提示：主机发射可见红光，无有害不可见辐射，辐射功率低于 1 毫瓦（1/1000 瓦），波长 632.8nm，照射时长超 0.25 秒，无法灼烧或钻孔，但需避免直视光束及强光反射，以防损伤眼睛，皮肤接触无危害。
分类与合规标准：符合 ANSI Z136.1-1980 标准，属 “低功率 II 类激光”；遵循美国食品药品监督管理局（FDA）下属国家设备与放射健康中心（NCDRH）1976 年 8 月 2 日生效的规定（针对 1976 年 8 月 1 日后制造的激光产品），并符合 DHHS 辐射性能标准（21CFR 第一章 J 子章）。
安全操作与标识
控制使用：仅按手册指定操作控制按钮、调整参数或执行流程，违规可能导致危险辐射暴露。
关键部件：主机前方面板有绿色辐射发射指示灯（开机运行时亮，指示 II 类辐射）、“BEAM ATTEN.” 光束衰减旋钮（拉出关闭激光、推入开启）；激光头及电源需使用 Zygo 原厂配件，更换需遵循《服务手册 SP-0038》流程，确保符合联邦辐射标准。
标识位置：主机背面有认证与专利标签（美国专利号 4,201,473）、型号序列号标签；顶部（装孔径转换器时）有 “激光辐射从此孔径发射，避免暴露” 标识；开盖后有 “破坏封条失效保修”“高压警告”“开盖时有激光辐射，避免直射” 等标签（见图 3-1 至 3-3）。
拆箱与安装 setup
（一）安装环境与设备放置
稳定性要求：主机建议置于光学工作台（如花岗岩或蜂窝式气垫台），水平光束从设备右侧射出，便于测试件及辅助组件同台放置，灵活适配多种测试场景。
安装灵活性：除标准水平光束 setup，主机可安装为垂直向上 / 向下出光；远程控制盒与可移动监视器使主机位置能独立于测试 setup 优化，适配实验室原型开发、生产检测等场景，还可通过 MUX 立方体或移动主机，实现一台主机支持多套测试 setup。
（二）拆箱与检查
系统清单：包装箱内应含主机、带支架的视频监视器、升降支架及配件（硬件、监视器电源线、BNC 同轴线）、《干涉图解读与评估手册》（含机械平行四边形）、采集目标、《操作与维护手册 OMP-0055》《服务手册 SP-0038》；若包装箱损坏，需立即联系货运方。
拆箱操作：在洁净干燥区域拆箱，主机需两人从两端底部托起取出，禁止拉拽外壳；确认所有物品取出前，勿丢弃可重复使用的包装箱（建议留存以备退货）；搬运时需用泡沫等缓冲材料防震，避免剧烈冲击。
（三）连接与开关设置
线缆连接：按图 4-1（主机 - 监视器）、图 4-2（主机 - 监视器 - 打印机）连接 BNC 线缆；主机内 CCTV 相机跳线默认工厂设置为 “输出同步”，无需调整。
电源与参数：监视器电源线插入主机背面任意辅助电源插座；确认监视器 “75Ω/HI-Z” 开关位置正确（见图 4-1/4-2）；主机电源线接入符合背面电气标签要求的电源，建议使用带中性接地的三孔插座。
操作流程
（一）操作前准备
安全前提：必须先阅读第三章 “激光辐射安全信息”，再操作主机。
设备预热：开机后，主机与监视器需至少预热 30 分钟，确保性能稳定。
控件熟悉：明确主机及远程控制盒各按钮功能（如主机的电源开关、光束衰减旋钮、附件插座倾斜调节旋钮；远程盒的快速条纹采集开关、变焦 / 对焦调节开关）。
（二）核心操作步骤
开机启动
确认主机前方面束衰减旋钮推入，打开电源开关，激光应在 30 秒内启动，若未启动需参考《服务手册 SP-0038》故障排除章节；主机背面有慢熔保险丝（型号见第六章 “保险丝规格”）。
远程控制盒操作（见图 5-4）
快速条纹采集（Quick FAS）开关：中心关闭，左拨 “ALIGN”（对准模式，按住约 2 秒，监视器显示对准光斑与自动对准十字线）、右拨 “VIEW”（观测模式，按住约 2 秒，显示干涉图案）。
变焦调节：中心关闭，可实现 6 倍连续放大（平面测试对应孔径直径、球面 / 柱面测试对应 f 数）。
对焦调节：中心关闭，需在 6 倍（或接近 6 倍）变焦下操作，按住左右键，观察测试件边缘或光束中插入的小物体（如笔尖），直至轮廓最清晰（条纹在边缘无弯曲、呈锐利截断），不可直接对焦条纹（其宽度由照明强度决定，需通过监视器亮度 / 对比度调节）。
透射元件安装与对准
通用安装：透射元件（平面或球面）需手持金属边缘（勿触玻璃），松开附件插座卡口弹簧夹螺丝，将元件短金属销卡入插座槽，推入后顺时针旋转至 “咔嗒” 固定，再拧紧弹簧夹螺丝。
透射平面对准：开机后，远程盒拨 “ALIGN” 约 2 秒，监视器显示十字线与两个光斑（亮斑为透射平面未镀膜面反射），调节附件插座两个倾斜旋钮，使亮斑与十字线中心重合。
透射球面对准：远程盒拨 “ALIGN” 约 2 秒，监视器显示十字线与一个光斑（透射元件表面反射），调节倾斜旋钮使光斑与十字线中心重合；将测试件（或 4% 反射率凹凸面）置于透射元件会聚光束焦点处，移动测试件使曲率中心与透射球面焦点重合（亮斑会聚于十字线中心并消失）；切换 “VIEW” 模式，若监视器显示的靶心图案偏移，用 3/5 轴支架的 X/Y 旋钮调中（勿动主机倾斜旋钮），再通过 Z 轴旋钮调焦（推支架背面观察环移动方向：向中心移则顺时针转 Z 轴、向外移则逆时针转），最后调节透射元件插座端 X/Y 旋钮，使条纹数量控制在 0-7 条（最佳观测效果）。
孔径转换器安装与对准
前期准备：卸下主机附件插座上的透射元件，在激光光路中（距主机约 45.7cm）放置带两轴支架的平面反射镜（参考或透射平面），用 “透射平面对准” 流程对准反射镜（需保持此对准状态）。
转换器安装：卸下转换器上的透射元件，将其短金属销卡入主机附件插座槽，推入旋转至固定，拧紧锁定螺丝，用主机附件插座倾斜旋钮对准转换器后，移除平面反射镜。
元件对准：在转换器上安装透射元件，使用转换器孔径端的两个倾斜旋钮（勿动主机插座旋钮），按 “透射元件对准” 流程操作；若转换器上安装透射球面，需额外检查对准：测试件置于会聚光束焦点，“VIEW” 模式下若靶心图案偏移，用转换器插座端旋钮调中，若孔径未充满屏幕（渐晕），通过 Zygo 3/5 轴支架 X/Y 调节，再按球面对准的调焦方法优化，最终条纹数量控制在 0-7 条。
干涉图评估与几何畸变检查
干涉图评估：需量化测试条纹与理想拟合图案的偏差（通常以理想条纹间距的分数表示），建议参考《干涉图解读与评估手册 AB-0001》，Zygo 提供实时干涉图案评估设备，可按需索取资料。
几何畸变检查：设备预热 30 分钟（预热期图像圆度变化属正常，无需调整），移除附件插座透射元件，在主机 12 英寸处放置带两轴支架的参考平面（4% 或 90% 反射率），用 Quick FAS 对准；在参考平面附近光束中插入垂直排列的平行细线（或使用手册配套的可调平行四边形），变焦至 6 倍调焦后恢复 1 倍，观察监视器线条图案（可通过视频打印机拍照），若存在非理想畸变（如纵横比偏差），参考《服务手册 SP-0038》校正，或联系 Zygo 服务部门；若有 ZAPP・PC 系统，可直接评估主机信号（其圆形掩模应显示为正圆，主机 CCTV 需调整至孔径图像充满掩模）。
（三）操作注意事项
勿用裸手触摸光学附件玻璃面，若触碰且无专业清洁经验，勿自行清洁（软镀膜仅 90% 反射率，易受损）；不使用时需将光学附件放回保护盒。
安装光学附件时，避免用力过猛导致元件应变或破损；夹紧附件时螺丝勿过紧，以防参考面变形。
两轴支架用尼龙螺丝轻夹附件，若支架向后倾斜，附件可能脱落，故夹持附件时不可搬运或倾斜支架。
主机需沿自动对准系统定义的轴线使用，对准模式下需确保对准精度，否则观测模式可能无条纹显示；两干涉光束强度需接近，以获得最佳条纹对比度。
测试件与主机距离需适中，缩短最后一个反射镜的光路长度，同时减小腔长，以降低空气路径不稳定导致的波前畸变。
