Fertigung des neuen Kugelinterferometers abgeschlossen

Für die Messung des Volumens von gefertigten Silizium-Einkristallkugeln mit angestrebten Messunsicherheiten von 1x10-8 war die Neukonstruktion und die Fertigung eines Kugelinterferometers unter Einbeziehung neuer, verbesserter Objektive (Carl Zeiss) sowie  zur Reduzierung thermischer Einflüsse erforderlich.


Bild 1: Komponenten des neuen Kugelinterferometers in CAD-Darstellung

Das neue Kugelinterferometer (Bild 1) setzt sich einerseits aus einem temperaturstabilisierten Vakuumgehäuse, an dem optische Komponenten zur Einkopplung des Messstrahls befestigt sind, und andererseits aus dem thermisch stabilen Interferometer-Korpus zusammen. Dieser Korpus ist quasi-monolithisch aus einem Werkstoff mit minimaler Wärmeausdehnung (Ni-36) aufgebaut und trägt sowohl die optischen als auch die mechanischen Komponenten des Messgerätes sowie die Siliziumkugel selbst.



Bild 2: „Ein"-Blick auf die Kugel im Interferometergehäuse
(ohne mechanische Komponenten)

Die Hochleistungsobjektive sind in allen sechs Freiheitsgraden mit Hilfe von Präzisions-Piezoantrieben, deren Steifigkeit und Auflösung durch Festkörpergelenk-Untersetzungen erheblich verbessert wurde, justierbar. Das ermöglicht eine präzisere und langzeitstabilere Einstellung des Interferometers.

Die Kugel selbst ruht auf einer im Interferometergehäuse ortsfest montierten Dreipunkt-Auflage (Bild 2) und wird von einem Manipulationsapparat umgeben, der sie von dieser Auflage abheben, aus dem optischen Strahlengang entfernen und um zwei Raumachsen rotieren kann (Bild 3). So lässt sich die Kugel in jeder beliebigen Position wieder in den Messstrahl einsetzen und es ist möglich, die gesamte Oberfläche interferometrisch zu messen. Auch hier sorgen piezoelektrische Antriebe für einen möglichst geringen Wärmeeintrag in das Gesamtsystem.


Bild 3:  Kugelmanipulationseinheit

Das Interferometer wurde nach Abschluss der Fertigungsarbeiten und den dazugehörigen Mess- und Prüfaufgaben in einem klimatisierten Labor auf einem schwingungsgedämpften Tisch montiert und für die weiterführenden Arbeiten zur Inbetriebnahme der neuen Messeinrichtung übergeben.