1998 Fiscal Year Annual Research Report
ナノメートル精度を持つ光線基準の開発と大型部品の超高精度平面度測定への応用
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09555045
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
島田 尚一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20029317)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小村 明夫 日立造船(株)技術開発本部事業開発統括部, 副参事(研究職)
打越 純一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90273581)
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| Keywords | 直線基準 / 光線基準 / レーザービーム / 方向安定性 / 直線性 / 追尾性 / 直進機構 / 形状測定 |
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| Research Abstract |
本研究は方向安定化レーザービームを直線基準として利用し、1m程度の大型部品の形状を10nm精度の高い精度で測定できる超高精度表面形状測定法の開発を目的としている。この測定精度を決定する、QPDが検出する光点中心の直進精度を、ビームの直線性、方向安定性、QPDの光点中心追尾性にの3つに大別して調べた。
1. レーザービームの光点中心の伝播軌跡の直線性について回折理論に基づいた計算機実験により調べた結果、共振ミラーに角度ミスアライメントがあっても、フラウンホーファー領域においてはビーム強度が理想的な共振器の1/10^8以上であれば1nm/1m以上になることがわかった。
2. 外部共振器ミラーを線熱膨張係数が1×10^<-7>/Kの低熱膨張ガラスで共振ミラーを支持する方向安定化He-Neレーザーを設計・製作し、恒温雰囲気で、真空光路を用いた場合の方向安定性を評価し、水平方向が3.2×10^<-8>rad/200sec、垂直方向が3.7×10^<-8>rad/200secであることを確かめた。
3. 共振ミラー中心とプラズマ管の細管中心軸にミスアライメントががあっても、フラウンホーファー領域においてはビーム強度が理想的な共振器のl/4程度以上であれば1nm/1m以上になることがわかった。
4. 線熱膨張係数が4×10^<-7>/Kの石英ガラスを用いることにより細管中心軸のミスアライメントを1/10に抑え、また共振ミラー径を制限することにより角度ミスアライメントを抑えるピンホールを用いても数mWの出力が得られるプラズマ管を設計・製作した。
5. QPDの光点中心追尾性は共振器のミスアライメントの増加に伴って劣化し、ビーム強度が理想的な共振器の95%でも1nm/1m以上にはならないが、ピンホールQPDを用いて共振ミラーの角度ミスアライメント高精度に調整することにより1nm/1m以上にできることを示した。
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