Holografická interferometrie objektů s difúzními povrchy umožňuje také optická topografická měření. To značí, že pomocí vhodně vytvořených interferenčních proužků lze zviditelnit na povrchu objektu vrstevnice, ze kterých je možné určit tvar (reliéf) povrchu vůči referenční rovině. Interferenční proužky vznikají mezi předmětovými svazky, které pocházejí ze dvou různých způsobů sledování objektu. Z tohoto pohledu lze topografické záznamy získat metodou změny indexu lomu prostředí v okolí objektu, metodou dvou vlnových délek osvětlujících objekt, nebo také metodou natočení objektu či změny úhlu jeho osvětlení. Topografická měření zrcadlových povrchů lze provádět pomocí Michelsonova interferometru a topografická měření difúzních povrchů můžeme provádět pomocí holografického Michelsonova interferometru či holografického interferometru. Nejvhodnější je holografický Michelsonův interferometr z kap. 9.2, který umožňuje stejný směr osvětlení i pozorování objektu. Tím lze získat skutečné vrstevnice povrchu, pokud referenční rovina je kolmá ke směru pozorování. Při aplikaci holografického interferometru z kap. 9.3 s jistým úhlem mezi směrem osvětlení a směrem pozorování objektu se snažíme tento úhel minimalizovat.
Metoda změny indexu lomu
Pomocí této metody můžeme zviditelnit vrstevnice na objektu tak, že provedeme dva holografické záznamy téhož objektu na jednu fotografickou desku, přičemž při prvém záznamu je objekt umístěn v prostředí o indexu lomu n1 a při druhém záznamu v prostředí o indexu lomu n2. Schéma holografického Michelsonova interferometru pro topografická měření s využitím změny indexu lomu prostředí je uvedeno na obr. 9-10. Jedná se o zařízení z kap. 9.2 (obr. 9-3), které je doplněno o speciální kyvetu K s průzorem a vhodnou kapalinou. Místo kyvety s kapalinou lze použít i uzavřenou nádobu či tlakovou nádobu s plynem. Změnu indexu lomu mezi prvou a druhou expozicí lze dosáhnout výměnou tekutiny, změnou kyselosti či zásaditosti tekutiny, rozpuštěním vhodné látky např. soli v kapalině apod. Nevýhodou této metody je přímý kontakt tekutiny s měřeným povrchem a nutnost použití speciální nádoby s průzorem.
Obr. 9-10 Holografický Michelsonův interferometr pro topografická měření s využitím změny indexu lomu prostředí (LA laser, C čočky, D dělič, Z zrcadla, K kyveta s tekutinou, O objekt, n1,2 index lomu tekutiny při záznamu 1 a 2, dz vzdálenost mezi okénkem a objektem, H fotografická deska, P směr pozorování, p předmětový svazek, r referenční svazek)
Při rekonstrukci hologramu vzniknou interferenční proužky (místa stejného interferenčního řádu), které představují vrstevnice. Ze změny interferenčního řádu DS(x, y) lze vyhodnotit vzdálenost povrchu dZ(x, y) od referenčního místa (roviny) pomocí rovnice
|
(9-3) |
V této rovnici značí n1 a n2 indexy lomu v okolí objektu při prvém a druhém záznamu a l je vlnová délka světla.
Metoda dvou vlnových délek
Pomocí metody dvou vlnových délek můžeme zviditelnit vrstevnice na objektu tak, že prvý záznam objektu provedeme s vlnovou délkou l1 a druhý záznam s vlnovou délkou l2. Schéma holografického Michelsonova interferometru pro topografická měření s využitím dvou vlnových délek je na obr. 9-11. Jedná se o zařízení z kap. 9.2, které je vybaveno dvěma lasery s různými vlnovými délkami, laserem vyzařujícím na více vlnových délkách či lépe laserem s možností ladění vlnových délek. Nevýhodou metody je vysoká cena laserů.
Obr. 9-11 Holografický Michelsonův interferometr pro topografická měření s využitím dvou vlnových délek (LA laser, l1,2 vlnová délka při záznamu 1 a 2, C čočky, D dělič, Z zrcadla, H fotografická deska, O objekt, P směr pozorování, p předmětový svazek, r referenční svazek)
Rekonstrukce hologramu se provádí jednou vlnovou délkou, např. l1, čímž vzniknou dva různě velké obrazy. Interferenční proužky, nebo-li místa stejného interferenčního řádu, pak představují vrstevnice. Ze změny interferenčního řádu DS(x, y) vůči referenčnímu místu lze vyhodnotit vzdálenost povrchu dZ(x, y) od referenčního místa (roviny) pomocí rovnice
|
(9-4) |
V této rovnici značí l1 a l2 vlnové délky použité při prvém a druhém záznamu objektu.
Metoda natočení objektu či změny úhlu osvětlení objektu
Pomocí metody natočení objektu můžeme zviditelnit vrstevnice na objektu tak, že prvý záznam objektu se provede s objektem v poloze 1 a druhý záznam s pootočeným objektem v poloze 2. Schéma holografického Michelsonova interferometru pro topografická měření pomocí metody natočení objektu je uvedeno na obr. 9-12. Jedná se o zařízení z kap. 9.2 (obr. 9-3), které musí být vybaveno zařízením pro jemné a definovatelné natočení objektu. Při rekonstrukci hologramu se objeví oba obrazy objektu a vzniklé interferenční proužky představují vrstevnice. Daná metoda je sice velmi jednoduchá, ale získané vrstevnice jsou vztažené k rovině, která není kolmá ke směru pozorování.
Obr. 9-12 Holografický Michelsonův interferometr pro topografická měření metodou natočení objektu (LA laser, C čočky, D dělič, Z zrcadla, H fotografická deska, O1,2 objekt v poloze 1 a 2, P směr pozorování, p předmětový svazek, r referenční svazek)
Máme-li k dispozici holografický interferometr, v němž lze mezi expozicemi nepatrně změnit úhel osvětlení objektu, získáme prakticky stejné vrstevnice, jako při natočení objektu. Stejného efektu však můžeme dosáhnout i bez holografického záznamu, a to šikmým osvětlením objektu soustavou paralelních rovin. Pro vytvoření soustavy rovin lze použít např. Michelsonův interferometr, a to natočením jednoho ze zrcadel, viz kap. 9.1. Příklad topografického záznamu turbinové lopatky osvětlené šikmo soustavou paralelních rovin je uveden na obr. 9-13.
Obr. 9-13 Topografický záznam turbínové lopatky - Pavelek [6-12]
Pozn.: Topografická měření umožňuje také velmi jednoduchá metoda moaré, která je podrobněji popsána v kap. 10. Získané obrazy vrstevnic jsou však méně kvalitní než při použití holografické interferometrie.
.
.