Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

13 Optische Interferometrie
H. Tiziani
Die Interferometrie ist vielseitig einsetzbar, sie ist auch ein wichtiges und
vielseitiges Werkzeug für die Präzisionsmesstechnik geworden. Dazu haben
dieEntwicklungdesLasersalskohärente Lichtquelle und die Methoden der
automatischen Streifenauswertung wesentlich beigetragen. Sie tragen einen
entscheidenden Anteil am Erfolg im industriellen Einsatz der Verfahren. Hochauflösende
CCD-Arrays, aber auch die rasante Entwicklung von leistungsfähigen
Kleinrechnern machen den Einsatz der laser-optischen Verfahren attraktiv.
Interferometrische Verfahren sind einsetzbar zur hochgenauen Streckenvermessung
bzw. der Messung von Verschiebungen bis 50 m und zur Mikrostrukturvermessung
mit Auflösungen im Bereich von Nanometern und besser.
Interferometrie bietet sich auch zur Qualitätssicherung und Oberflächenvermessung
an, aber auch in der Spektroskopie und zur Geschwindigkeitsmessung
[8, 10].
Die Interferometrie ist nicht auf den sichtbaren Spektralbereich (380 nm
≤ λ ≤ 780 nm) beschränkt; so dient die Radiowelleninterferometrie zur Bestimmung
der Radioquellen im Weltraum oder die Neutroneninterferometrie
zur Messung von Kristallgittern.
Im Folgenden werden die Grundlagen der optischen Interferometrie zusammen
mit den Grundprinzipien dargestellt. Dabei stehen die interferometrische
Flächenprüfung mit automatischer Streifenauswertung und die Längenvermessung
im Vordergrund.
13.1 Grundbegriffe der Interferometrie
Die Interferometrie basiert auf den Welleneigenschaften des Lichts. Bei der
Überlagerung zweier Wellenzüge entsteht ein Minimum, wenn sie in Gegenphase,
und ein Maximum, wenn sie phasengleich sind. Voraussetzung für
die Interferenz ist allerdings die Kohärenz (zeitlich, räumlich). So ist eine
Kohärenzlänge erforderlich, die größer ist als der optische Wegunterschied
der Teilwellen [1, 8–11].
13.1.1 Linienbreite der Lichtquelle und Kohärenzlänge
Die für die Interferometrie erforderlichen Kohärenzeigenschaften werden kurz
zusammengefasst. Die Fourier-Transformation der spektralen Energievertei-