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DE69713318T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Deformation eines mechanischen Prüfstücks - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Deformation eines mechanischen Prüfstücks

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DE69713318T2
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DE
Germany
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sample
light beam
deformation
interferometer
measuring
Prior art date
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Application number
DE69713318T
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Alfredo Carlo Lucia
Maurice Whelan
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European Atomic Energy Community Euratom
Original Assignee
European Atomic Energy Community Euratom
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Publication date
Application filed by European Atomic Energy Community Euratom filed Critical European Atomic Energy Community Euratom
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Publication of DE69713318D1 publication Critical patent/DE69713318D1/de
Publication of DE69713318T2 publication Critical patent/DE69713318T2/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zur Messung der Verformung einer mechanischen Testprobe.
  • Mechanische Tests an Proben eines neuen Materials, wie Härte-, Bruchfestigkeits-, Verformbarkeits- oder Elastizitätstests, erfolgen gemäß internationalen ISO-Normen, die eine Mindestprobengröße erfordern, damit der Test als gültig betrachtet wird. In manchen Fällen jedoch, wie dies für in Kernreaktoren oder Teilchenbeschleunigern erzeugte Materialien der Fall ist, reicht die Menge des gebildeten Rohmaterials nicht aus, um Proben der vorgeschriebenen ISO-Normgröße zu realisieren.
  • Um dieses Problem zu lösen, wurden verschiedene Testmethoden außerhalb der Norm für kleine Testproben entworfen, die zumeist den Normmethoden in verkleinertem Maßstab entsprechen.
  • Besonders wichtige Testmethoden außerhalb der Norm betreffen die Tests von scheibenförmigen Proben eines Durchmessers von 2 bis 6 mm und einer Dicke von 0,1 bis 1 mm. Ein typisches Beispiel ist der Drucktest, bei dem eine konzentrierte Kraft auf den Zentralbereich einer scheibenförmigen Probe einwirkt, die entlang ihres Rands eingespannt ist, worauf die Verformung der Scheibe gemessen wird, um die mechanischen Merkmale zu bestimmen, beispielsweise den Widerstand, die Duktilität, die Härte und das elastische Verhalten des Materials. Ähnliche Tests bis zum Bruch der Proben erlauben die Untersuchung des Prozesses der Bildung von Rissen vor einem Bruch. Ein solcher Test ist beispielsweise in der Druckschrift EP-A-0 354 250 beschrieben.
  • Derartige Messungen werfen jedoch verschiedene Probleme insbesondere aufgrund der geringen Größe der Probe auf. Zusätzlich zur Schwierigkeit der ordentlichen Befestigung der Probe entlang ihres Rands und der Anwendung der Kraft genau im Zentrum der Probe ergibt sich auch die Schwierigkeit der Messung der Verformung der Probe nach der Krafteinwirkung mit dem gewünschten Auflösungsgrad. Außerdem führt die geringe Größe der Probe auch während der Wirkung der Kraft zu Randeffekten, die die Zuverlässigkeit der Ergebnisse in Frage stellen.
  • Der Grad der Verformung der Probe wird üblicherweise unter Verwendung bekannter mechanischer Meßvorrichtungen bestimmt, deren Auflösung und Genauigkeit jedoch begrenzt sind. Die Verformung der Probe während des Tests kann auch in Echtzeit unter Verwendung von optischen Bild-erfassungsvorrichtungen wie zum Beispiel einer Fernsehkamera überwacht werden. In diesem Fall kann die gelieferte Information jedoch nur schwer verarbeitet werden.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verformungs-Meßvorrichtung anzugeben, die vorteilhaft für mechanische Tests von Proben kleiner Abmessungen eingesetzt werden kann, insbesondere für Belastungstests, und die die obigen Nachteile nicht mehr aufweist.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist also eine Vorrichtung zur Messung der Verformung einer mechanischen Testprobe, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Messung der Verformung einer mechanischen Testprobe unter Verwendung dieser Vorrichtung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung der Verformung einer mechanischen Testprobe ist in Anspruch 10 definiert.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt schematisch von vorne eine Vorrichtung gemäß der Erfindung.
  • Fig. 2 zeigt schematisch einen Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 1.
  • Fig. 3 zeigt das Ergebnis einer Verformungsmessung unter Verwendung der Vorrichtung aus Fig. 1.
  • In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 für mechanische Tests von scheibenförmigen Proben geringer Abmessungen, und insbesondere eine Belastungstestvorrichtung zu sehen.
  • Die Vorrichtung 1 enthält eine Basisstruktur 2, ein mechanisches Druckorgan 3 und eine optische Vorrichtung 4 zur Erfassung der Verformung.
  • Die Basisstruktur 2 enthält eine im wesentlichen parallelepipedische Basis 5. Zwei parallele Säulen 6 ragen aus der Wand 5a der Basis 5 senkrecht nach oben. Ein gerades Joch 7 sitzt auf den Säulen 6 der Wand 5a gegenüber.
  • Die optische Vorrichtung 4 sitzt auf der Wand 5a und enthält ein Gehäuse 8 in zentraler Lage zwischen den Säulen 6. Dieses Gehäuse enthält ein Interferometer 9 (das später anhand von Fig. 2 erläutert wird). Das Gehäuse 8 enthält einen im wesentlichen würfelförmigen zentralen Teil 10 und vier Anbauten 11, 12, 13, 14 an zwei Paaren einander gegenüberliegender Wände des Gehäuses und in einer gemeinsamen vertikalen Ebene.
  • Der zentrale Teil 10 sitzt auf vertikalen stabförmigen Elementen 15, die sich zwischen einem flachen, auf der Wand 15a befestigten Tragelement und der unteren Wand 10a des zentralen Teils 10 gegenüber der Wand 5a erstreckt, sodaß die optische Vorrichtung 4 bezüglich der Basis 5 erhöht liegt.
  • Der Anbau 14 befindet sich auf der oberen Wand 10b, die der Wand 10a gegenüberliegt und zum Joch 7 weist. Sie enthält eine mechanische Testprobe 16. Die anderen Anbauten 11, 12 und 13 enthalten Bauteile des Interferometers 9.
  • Genauer betrachtet ist der Anbau 14 rohrförmig und enthält ein erstes Rohrstück 17, das sich senkrecht zur Wand 10b erstreckt und innen einen ersten zylindrischen Hohlraum 18 definiert, der zur Achse 19 koaxial ist und mit der Innenseite des Gehäuses 8 in Verbindung steht. Außerdem definiert dieses Rohrstück 20 einen zweiten zylindrischen Hohlraum koaxial zur Achse 19, dessen Durchmesser größer als der des ersten Hohlraums 18 ist. Zwischen den Hohlräumen 18 und 20 besitzt also das Rohrstück 17 eine ringförmige Schulter 21, auf der der Rand der Probe 16 aufliegt, die sich in dem zweiten Hohlraum 20 befindet. Der Anbau 14 enthält weiter ein zweites Rohrstück 22, das mit dem ersten Rohrstück 17 über eine Schraubverbindung verbunden ist und ein koaxial zur Achse 19 verlaufendes durchgehendes Loch 23 definiert. Insbesondere enthält das zweite Rohrstück 22 eine ringförmige Endkante 24, die die Probe 16 gegen die Schulter 21 drückt. Wenn die Probe 16 zwischen den beiden Rohrstücken 17 und 22 liegt, ist sie senkrecht zur Achse 19 und zentrisch zu dieser festgelegt und in axialer Richtung zwischen der Schulter 21 und dem ringförmigen Rand 24 eingespannt.
  • Das Druckorgan 3 ist unten am Joch 7 befestigt und enthält einen zylindrischen Stempel 25 mit einer Keramikkugel 26 an dessen Ende, deren Durchmesser geringer als der des Lochs 23 ist. Der Stempel 25 erstreckt sich entlang der 1 Achse 19 und ist entlang der Achse 19 in Richtung zum Anbau 14 mithilfe eines linearen Antriebs 54 (beispielsweise einem pneumatischen Antrieb) in beiden Richtungen beweglich, der am Joch 7 befestigt ist, dringt in das Loch 23 des Anbaus 14 ein, bis die Kugel auf die Seite 16a der Probe 16 auftrifft, die aus dem Anbau 14 nach außen weist. So wird eine kontrollierte und zentrierte Belastung auf die Seite 16a ausgeübt.
  • Der lineare Antrieb 54 und die optische Vorrichtung 4 werden von einem Prozessor 27 gesteuert, der die automatische Überwachung aller Belastungstestoperationen gewährleistet. Insbesondere wird der lineare Antrieb 54 von einer Steuereinheit 28 gesteuert, die mit dem Prozessor 27 über eine Serien- oder GPIB-Schnittstelle verbunden ist.
  • Das optische Interferometer 9, das später anhand von Fig. 2 beschrieben wird, ist ein Michelson-Interferometer und kann wahlweise als Interferometer mit weißem Licht (unter Verwendung der sogenannten Kohärenz-Radartechnik) oder für die elektronische Specklemuster-Interferometrie (ESPI - Electronic Speckle Pattern Interferometry) oder für ESPI-Profilmessungen eingesetzt werden, wobei dann die Lichtquelle und die Steuersoftware des Prozessors einfach ausgetauscht werden. Die drei erwähnten Techniken ergänzen einander, liefern Daten bezüglich der Form der Probe während und nach der Belastung und sind, wie dies bekannt ist, durch unterschiedliche Geschwindigkeiten und Auflösungen gekennzeichnet, sodaß je nach den Merkmalen der Probe und den erwarteten Resultaten eine Technik den anderen vorgezogen werden kann.
  • Wie Fig. 2 zeigt, enthält das Interferometer 9 einen ersten Zweig 9a, mit einer Strahlungsquelle 29 (die im Anbau 11 sitzt) und einem Strahlteiler 30 (im zentralen Teil 10), der einen von der Quelle 29 kommenden Strahl F empfängt, und einen zweiten Zweig 9b, der seinerseits eine Abbildungseinheit 32 (im Anbau 12) enthält, die mit dem Strahlteiler 30 zusammenwirkt sowie ausgangsseitig mit dem Prozessor 27 verbunden ist. Weiter enthält das Interferometer einen dritten Zweig 9c, der einen auch mit dem Strahlteiler 30 zusammenwirkenden Reflektor 33 (im Anbau 13) enthält. Der Reflektor wird von einer Treiberschaltung 34 getrieben, die mit dem Prozessor verbunden ist. Ein vierter Zweig 9d schließlich enthält die Probe 16 im Anbau 14.
  • Insbesondere kann der Zweig 9d optisch durch einen nicht dargestellten Spiegel anstelle der Probe 16 definiert sein, um das Interferometer 9 einregeln zu können, oder durch die Probe 16 selbst, wobei die Unterseite 16b der Probe einen Rückdiffusionsfläche für das Licht vom Strahlteiler 30 bildet.
  • Die Strahlungsquelle 29 enthält eine Lichtquelle 35 und ein Kollimationssystem 36, das seinerseits eine bikonvexe Linse enthält. Die Lichtquelle 35 ist üblicherweise eine Quelle mit geringer Kohärenz (z. B. eine Superlumineszenzdiode mit einer Kohärenzlänge von einigen Mikrometern) für Weißlicht-Interferometer oder eine hochkohärente Lichtquelle (z. B. ein Laser mit einer Kohärenzlänge von mindestens einem Zentimeter) für ESPI- oder ESPI-Profilmessungen. Für ESPI-Profilmessungen muß das von der Quelle 35 emittierte Licht entweder in seiner Frequenz steuerbar sein oder zwei überlagerte Komponenten unterschiedlicher Frequenzen enthalten. Die Lichtquelle wird von einer Treiber- und Versorgungsschaltung (nicht dargestellt) gesteuert, die mit dem Prozessor 27 zur automatischen Steuerung der Frequenz und der Lichtstärke des emittierten Lichts verbunden sein kann.
  • Das Kollimationssystem 36 empfängt die von der Quelle 35 erzeugten Lichtstrahlen und bildet einen Ausgangsstrahl F, der im wesentlichen parallel zur optischen Achse 37 verlaufende Strahlen enthält.
  • Der Strahlteiler 30 ist an sich bekannt und liegt auf der optischen Achse 37, um den Strahl F zu empfangen. Insbesondere enthält der Strahlteiler 30 eine halbreflektierende Fläche 38, die unter 45º zur optischen Achse 39 geneigt ist, sodaß ein Teil des Strahls F auf die Probe 16 umgelenkt wird, während der Rest des Strahls F zum Reflektor 33 übertragen wird.
  • Der Reflektor 33 sitzt auf der der Strahlquelle 29 abgewandten Seite des Teilers 30 und enthält einen flachen Referenzspiegel 39 senkrecht zur optischen Achse 37. Dieser Spiegel ist auf einer Positioniervorrichtung 40 befestigt, die den Spiegel 39 entlang der optischen Achse 37 verschieben kann, und ein Filter 41 zur Anpassung der Lichtstärke des vom Spiegel 39 reflektierten Strahls an die des Strahls, der von der Probe 16 reflektiert und zurückdiffundert wurde. Insbesondere enthält die Positioniervorrichtung 40 ein piezoelektrisches Organ 42 mit einer Auflösung von etwa 1 nm und einem dynamischen Bereich von etwa 50 um. Dieses piezoelektrische Organ ist mit einem linearen Antrieb 43 kombiniert, der kontrollierbare Einzelschritte von etwa 1 um über einen Bereich größer als 1 cm erlaubt.
  • Die Abbildungseinheit 32 sitzt auf der der Probe abgewandten Seite des Strahlteilers 30 und enthält eine Fernsehkamera 44, insbesondere eine Schwarzweiß-CCD-Kamera (CCD - Charge Coupled Device) sowie eine Fokussiervorrichtung 45, die mit der Fernsehkamera 44 verbunden ist und auf den Strahlteiler 30 ausgerichtet ist. Die Fokussiervorrichtung 45 hat eine optische Achse 46, die um 90º bezüglich der optischen Achse 37 geneigt ist und die optische Achse 37 in einem Punkt 47 in der Fläche 38 schneidet. Sie empfängt die Lichtstrahlen vom Strahlteiler 30 und fokussiert sie auf das nicht dargestellte lichtempfindliche Element der Fernsehkamera 44. Insbesondere fokussiert die Fokussiervorrichtung 45 nur die parallel zur optischen Achse 46 ankommenden Strahlen auf die Fernsehkamera 44.
  • In der Ausführungsform gemäß der Fig. 2 enthält die nur schematisch dargestellte Fokussiervorrichtung 45 eine Blende 48 orthogonal zur optischen Achse 46 sowie zwei bikonvexe Linsen 49 und 50 ebenfalls orthogonal zur optischen Achse 46 und zu beiden Seiten der Blende 48. Insbesondere liegt die Linse 49 gegenüber einer Seite 30a des Strahlteilers 30 und in einem fokalen Abstand f&sub1; von der Blende 48, während die Linse 50 vor der Fernsehkamera 44 liegt und einen fokalen Abstand f&sub2; von der Blende 48 besitzt. Die Fernsehkamera 44 besitzt auch eine Stromversorgungsschaltung 51 und ist mit dem Prozessor 27 über eine Datenleitung 52 verbunden.
  • Die Vorrichtung 1 arbeitet folgendermaßen:
  • Vor dem Beginn des Tests wird das Interferometer 9 durch Einsetzen eines Spiegels (nicht dargestellt) anstelle der Probe 16 justiert, wobei die verschiedenen oben beschriebenen Bauelemente in bekannter Weise in Flucht gebracht und korrekt positioniert werden.
  • Nach der Justierung des Interferometers 9 wird die Probe 16 in den Anbau 14 eingesetzt, und je nach der Art der gewünschten Messung (Weißlicht-Interferometrie, ESPI- oder ESPI-Profilmessung) wird das richtige Programm auf dem Prozessor 27 ausgewählt und die optische Vorrichtung 4 wird mit der erforderlichen Lichtquelle versehen.
  • Beim Start des Programms liefert der Mikroprozessor 27 ein Signal an den linearen Antrieb 54, um den Stempel 25 in Richtung zum Anbau 14 abwärtszubewegen, und gleichzeitig wird das Interferometer 9 aktiviert. Die Keramikkugel 26 dringt also in das Loch 23 ein und wird auf den zentralen Bereich der Seite 16a der Probe 16 positioniert. Dann übt sie auf die Probe eine kontrollierte Kraft aus, die die Probe 16 in das Gehäuse 8 hinein und in Richtung Strahlteiler 30 durchbiegt. Insbesondere wird, wie dies schematisch in Fig. 2 zu sehen ist, die Probe 16 (die in unverformter Stellung mit durchgezogenen Strichen gezeigt ist) so belastet, daß ein zentraler Bereich bezüglich des Rands axial ausgewölbt wird (mit gestrichelten Linien angedeutet). Es ergibt sich also eine Wölbung in Richtung des Strahlteilers 30.
  • Interferenzbilder, die Moment für Moment auf die Konfiguration der Probe 16 bezogen sind, werden auf dem lichtempfindlichen Element der Fernsehkamera 44 für jede der drei oben erwähnten Meßtechniken generiert. Kurz gesagt, werden die Interferenzbilder wie folgt gebildet: Der Strahl F, der von der Lichtquelle 35 erzeugt wird, fällt auf den Strahlteiler 30. Ein erster Teilstrahl F1 verläuft durch die Fläche 38 hindurch und fällt auf den Referenzspiegel 39, von wo er wieder zum Strahlteiler reflektiert wird. Die Phase des reflektierten Bereich hängt in jedem Augenblick von der axialen Stellung des Spiegels 39 ab, der in bekannter Weise durch das piezoelektrische Organ 42 oder den linearen Antrieb 43 in vorbestimmten Schritten und innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gemäß dem betroffenen Messungstyp bewegt wird. Insbesondere erlaubt die Bewegung des Spiegels 39 in Schritten unter 1 um die Durchführung des bekannten Phasenverschiebungsverfahrens, das aufgrund eines bekannten Phasenenthüllungsalgorithmus ("phase unwrapping") in der Software des Prozessors mehr dreidimensionale Informationen über die verformte Probe liefert. Der erste Teilstrahl F1 wird dann an der Oberfläche 30a in Richtung zur Fokussiervorrichtung 45 reflektiert und schließlich auf die Fernsehkamera 44 fokussiert. Ein zweiter Teilstrahl F2 des Strahls F wird von der Oberfläche 38 auf die Probe 16 reflektiert, dann von deren Seite 16b rückdiffundiert und schließlich zusammen mit dem ersten Teilstrahl F1 zur Fernsehkamera 44 gesendet, in der die beiden Teilstrahlen F1 und F2 in Form von Interferenzbildern erfaßt werden. Je nach der für den durchzuführenden Test verwendeten Software werden die Differenzbilder so verarbeitet, daß sich dreidimensionale Bilder der in Fig. 3 gezeigten Art ergeben. Diese Bilder zeigen deutlich sowohl qualitativ als auch quantitativ das Ausmaß der aufgetretenen Verformung. Die gleichen, aber anders verarbeiteten Daten ergeben verschiedene räumliche Darstellungen der Probe, aus denen sich unterschiedliche Arten von Informationen herauslesen lassen, wie zum Beispiel die seitliche Verschiebung der Belastung bezüglich des Zentrums auf der Seite 16b, beispielsweise aufgrund der nicht genau zentrierten Lage der Probe 16 bezüglich der Achse 19.
  • Die mit den oben erwähnten Messungen erreichbaren Auflösungen liegen bei etwa 10 nm (über einen Bereich von 3 bis 5 um) für ESPI-Messungen und bei 1 um (über einen Bereich von mehreren 10 mm) für die Weißlicht-Interferometrie. Im Fall der ESPI-Profilmessung hängen die Auflösung und der dynamische Bereich von den beiden Frequenzen ab, die für das von der Quelle 35 emittierte Licht ausgewählt werden.
  • Die Vorteile der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der Erfindung sind folgende:
  • Im Vergleich zu bekannten Techniken bietet das beschriebene Verfahren qualitativ bessere Ergebnisse, insbesondere hinsichtlich der Genauigkeit und der Auflösung sowie der Zuverlässigkeit.
  • Anders als bei bekannten Meßtechniken liefert das beschriebene Verfahren Informationen bezüglich der ganzen Oberfläche und nicht nur bezüglich des Zentrums der Probe sowie bezüglich des ganzen Verformungsprozesses und nicht nur des Endergebnisses. Außerdem erhält man auch detaillierte Informationen bezüglich der Krümmung und des Profils der Oberfläche, und mithilfe einfacher Berechnungen kann man die Belastungen innerhalb der Struktur des Materials bestimmen.
  • Das beschriebene Verfahren erlaubt auch die Bestimmung aller Defekte oder Ungleichmäßigkeiten sowie die schnelle Identifizierung einer Rißzone in der Probe während des Tests.
  • Die Wahl unter drei verschiedenen Meßverfahren, die je nach dem Verfahren andere Informationen über die Testproben liefern, ergibt umfassendere und genauere Ergebnisse. Der Übergang von einer Meßmethode auf eine andere erfolgt sehr einfach und schnell.
  • Schließlich läuft das beschriebene Verfahren wie erwähnt vollautomatisch ab und liefert dem Benutzer unmittelbar am Ausgang Daten bezüglich der verformten Probe.
  • Das oben beschriebene und dargestellte Verfahren und die optische Meßvorrichtung können Veränderungen erfahren, ohne daß der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen würde.
  • Insbesondere kann die Lichtquelle 35 außerhalb des Gehäuses 8 angeordnet werden, wobei dann das emittierte Licht in das Gehäuse 8 über eine Lichtleitfaser eingespeist wird.
  • Man kann auch eine integrierte Test- und Meßvorrichtung bilden, in der die optischen und mechanischen Organe gemeinsam mit der Probe in einer gemeinsamen Struktur untergebracht sind.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Messung der Verformung einer mechanischen Testprobe,
- mit Strukturmitteln (14, 21, 24), die die Probe (16) tragen, wobei die Probe im allgemeinen flach ist und durch mindestens eine im wesentlichen flache erste Seite (16b) definiert ist,
- mit einem Druckorgan (3), das durch Antriebsmittel (54) bezüglich der Strukturmittel (14, 21, 24) beweglich ist und auf die Probe (16) einen kontrollierten Druck ausüben kann, um zumindest einen Bereich der Probe zu verformen,
gekennzeichnet durch ein Interferometer (9), das einen optisch durch die erste Seite (16b) der Probe (16) definierten Zweig (9d) besitzt und das Interferenzbilder erzeugt, die auf die Verformung der Probe (16) bezogen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiter vorgesehen sind:
- Bilderfassungsmittel (44) zur Erfassung von Bildern aus dem Interferometer (9) und zur Erfassung und Digitalisierung der Interferenzbilder,
- und Bildverarbeitungsmittel (27), die mit den Bilderfassungsmitteln (44) verbunden sind, um die erfaßten und digitalisierten Bilder zu verarbeiten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckorgan (3) einen länglichen Stempel (25) enthält, der axial entlang einer im wesentlichen zur Probe (16) senkrechten Achse (19) beweglich ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gehäuse (8) enthält, das das Interferometer (9) trägt und auch die Strukturmittel (14, 21, 24) zum Halten der Probe (16) definiert.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturmittel (14, 21, 24) einen rohrförmigen Anbau (14) enthalten, in dem die Probe (16) sitzt und die von einem zentralen Teil (10) des Gehäuses (8) ausgeht.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Tragestruktur (2) mit einer das Interferometer (9) tragenden Basis (5) sowie ein oberes Tragelement (7) enthält, das in einem Abstand von der Basis (5) dieser Basis (5) gegenüberliegend angeordnet ist und das Druckorgan (3) sowie die Antriebsmittel (54) trägt.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferometer (9) ein Michelson-Interferometer ist, das aufweist:
- eine Lichtquelle (29) zur Erzeugung eines Lichtstrahls (F) , der entlang eines Zufuhrzweigs (9a) verläuft,
- Strahlteilermittel (30), die den Lichtstrahl (F) von der Lichtquelle (35) empfangen und einen ersten Lichtstrahl (F2) sowie einen zweiten Lichtstrahl (F1) erzeugen,
- einen Meßzweig (9d) mit der Probe (16), die den ersten Lichtstrahl (F2) empfängt und auf die Strahlteilermittel (30) reflektiert,
- einen Referenzzweig (9c) mit Reflektormitteln (39), die den zweiten Lichtstrahl (F1) empfangen und diesens Lichtstrahl auf die Strahlteilermittel (30) reflektieren,
- und einen Erfassungszweig (9b) mit Bilderfassungsmitteln (44), die den von der Probe (16) reflektierten ersten Lichtstrahl (F2) und den von den Reflektormitteln (39) reflektierten zweiten Lichtstrahl empfangen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie Verschiebemittel (40) enthält, die mit den Reflektormitteln (39) verbunden sind und die Reflektormittel (39) in kontrollierter Weise translatorisch verschieben.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (35) ausgewählt werden kann unter
- einer Quelle geringer Kohärenz für die Weißlicht-Interferometrie,
- einer Quelle hoher Kohärenz mit einer einzigen nicht einstellbaren Frequenz für ESPI-Messungen,
- und einer Quelle hoher Kohärenz mit zwei nicht einstellbaren Frequenzen oder einer einzigen einstellbaren Frequenz für ESPI-Profilmessungen.
10. Verfahren zur Messung der Verformung einer mechanischen Testprobe (16), die im allgemeinen flach ist und durch mindestens eine im wesentlichen ebene erste Seite (16b) definiert ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- ein erster Lichtstrahl (F2) wird auf die erste Seite (16b) der Probe (16) gerichtet und der reflektierte Strahl wird erfaßt (40);
- eine Interferenz zwischen dem reflektierten Strahl und einem Referenzstrahl (F2) wird gebildet, um Interferenzbilder zu erhalten;
- die Probe (16) wird in kontrollierter Weise einem mechanischen Druck ausgesetzt, um sie zu verformen;
- die Interferenzbilder werden erfaßt (44) und verarbeitet (27), um Informationen bezüglich der Verformung der Probe (16) zu erhalten.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der mechanischen Belastung der Probe (16) die Anwendung einer kontrollierten und zentrierten Kraft auf die zweite Seite (16a) der Probe (16) enthält.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem einen vorbereitenden Schritt enthält, in dem ein Randbereich der Probe (16) zwischen Haltemitteln (21, 24) fest eingespannt wird, wobei der Schritt der Belastung der Probe (16) die Bewegung des Druckorgans (3) bezüglich der Strukturmittel (21, 24) in Richtung auf die Probe (16) enthält, um die Verformung hervorzurufen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Erzeugung eines Eingangslichtstrahls (F);
- Teilung des Eingangslichtstrahls (F) in einen ersten Lichtstrahl (F2) und einen zweiten Lichtstrahl (F1);
- Ausrichtung des zweiten Lichtstrahls (F1) auf Reflektormittel (39), um einen zweiten reflektierten Lichtstrahl zu bilden, der den Referenzstrahl definiert.
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