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Ein interferometrisches System zur Messung kleiner Dehnungen
Thomas Baumgartner
Betreuung: Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Bernhard Zagar
Dieses interferometrische Messsystem dient, dazu Längenänderungen im nm-Bereich zu messen. Hierfür werden mit einem Vickers-Diamanten auf einer polierten Probe zwei Eindrücke eingebracht. Diese Eindrücke sind pyramidenförmig, haben jeweils eine Seitenlänge von ca. 20 µm und werden in einem Abstand von ca. 100 µm von einander positioniert. Bei einer Beleuchtung mittels eines Lasers entstehen Interferenzmuster, welche sich bei einer Dehnung der Probe in der Phase verschieben. Die Entstehung dieses Interferenzmusters sowie der genaue Zusammenhang zwischen Dehnung und Phasenverschiebung wird diskutiert.
Abbildung 1: Der Aufbau des Messsystems
Über eine Kamera (in dieser Masterarbeit wurde eine Sony XC-77CE verwendet) kann dieses Interferenzmuster aufgenommen und an einen Computer weiter gegeben werden. Die Auswertung des Interferenzmusters erfolgt danach auf dem PC und muss eine Genauigkeit im Sub-Pixel-Bereich aufweisen, um die für die Messungen notwendige Verschiebungsauflösung von 0,1 nm zu erreichen.
Folgende Abbildung zeigt den optischen Teil des Messsystems auf einem optischen Tisch und die auf einer Halterung montierte Messprobe. Diese Komponenten erzeugen das Interferenzmuster und projizieren es auf den Kamerachip.
Des Weiteren beinhaltet das System eine elektronische Schaltung, die zur Steuerung und Absicherung des gesamten Aufbaus dient. Hier wurde ein ATmega8 Mikrocontroller integriert, der die eigentliche Steuerung übernimmt. Es wurde eine MatLab-GUI entwickelt, welche die einfache Bedienung des Messsystems erlaubt.
Schlagwörter: Interferenz, Längenänderung, Dehnung, Phasenverschiebung, Interferenzmuster
12. März 2013
