双频激光外差干涉扫描检测系统集成设计的实验研究

发布时间：2020-06-17 04:08

【摘要】：随着科技的不断进步,电子产品朝着高集成化和高性能的方向发展,产品的零件体积不断缩小,市场对产品精密检测技术的需求越来越大。因此,研究和探讨检测系统的优化和仪器化设计,具有较好的应用和发展前景。本文在综述国内外光学表面检测方法的研究现状基础上,提出了一种集成化的双频激光外差干涉扫描检测系统,它包括集成化的双频激光外差干涉模块、三维扫描位移台模块和数据处理模块。其中双频激光外差干涉模块集成化设计,可使光学器件占用空间大大缩小并且整体可随意移动,保证在减小自由度的情况下光学集成系统设计可以很好的对光路进行准直性调节。对双频激光外差干涉模块进行了集成设计。模块集成设计过程中要保证镜片角度的调节是平滑的,本文中使用弹簧—螺杆结构实现镜片角度的连续调节,确保光路的准直性。利用琼斯矩阵对光学集成器件的混频误差进行分析,并对光学集成系统中器件误差影响进行数值模拟,分析了PBS的反射系数比r、透射系数比t和1/4波片的快轴与x轴夹角?_q对混频误差的影响,结果表明光学集成系统的最大混频误差为0.68nm。对光学集成系统设计了系统自检光路实验,并分别对光学集成系统和未集成的原光学系统进行了测量稳定性实验。结果表明在相同的时间内检测位移漂移量分别为1.47nm和1.51nm,两者结果基本一致,表明光学集成系统设计是可行的。同时,由于整个模块集成,在有多套检测模块的情况下能够快速切换,并且减小了占用空间,实现了分立元件集成化的目的。
【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN24
【图文】：

（a）AFM （b）STM图1-1 AFM原子力显微镜和STM纳米级轮廓仪1.2.1 接触式表面检测方法触针法是一种接触式测量，是最早用于表面轮廓测量的一种方法，利用尽可能小而细的触针来“试探”被测表面[15]，探针在测量装置的驱动下（或者样品被驱动）不断与样品表面进行接触，而样品表面的形貌特征会对探针的位置造成影响，通过监测这些微小的位移来还原样品的表面形貌。理想情况下，探针本身的尺寸越小，得到的测量结果就越精密但由于这种方法是接触式测量，被测表面无法避免的会被探针刮伤、划伤，不仅破坏了样品表面，也影响了测量结果，在超精密检测领域中触针式表面检测法的缺点比较明显[16AFM有多种检测方式，其中一种是接触式检测：AFM的微小探针固定在一个连接着扫描器的悬臂上，令扫描器控制探针进行逐点扫描。样品表面的起伏会改变样品表面与探针之间的距离，从而造成两者之间相互作用力的改变，所以只要检测悬臂的变化就可以得到样品的表面形貌。悬臂的振幅改变和形变通过光杠杆原理来进行检测：令一束激光照射在悬臂顶端，悬臂的微小变化会导致光斑的位置改变，再利用光电探测器(PD)进行光电转换，

下图为quick sample软件的工作界面。图2-5 动态数据采集软件2.3.2 相位测量原理相位测量将使用下面图 2-6 所示的差动数字鉴相工作波形。原本正弦型参考信号和测量信号经过滤波整形后为方波信号，二者通过鉴相形成同相脉冲计数值N 和反相脉冲计数值 N ，N 由正逻辑鉴相得到， N 来自负逻辑鉴相。显然，N 和 N 分别对应相位差 和360 （设N 和 N 为一个信号周期内的计数值）：)360(1360 sCLKsCLKffNffN（2.3）式中CLKf 为高频时钟频率， fs为信号频率，从上式可得到：180 180N NN N （2

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：2717050