双测头复合型微纳米测量仪的研制

发布时间：2021-12-18 15:18

　　针对当前微纳米测量中存在的大范围高精度测量及复杂微结构几何参数表征难题,基于多测头传感和精密定位平台复用技术,开发了一台具有多种测量尺度和测量模式的复合型微纳米测量仪。为使其具备大范围快速扫描测量和小范围精细测量功能,仪器集成了白光干涉和原子力显微镜两种测头,通过设计适用于两种测头集成的桥架结构及宏/微两级驱动定位平台,实现整机的开发。为保证仪器测量结果的准确性和溯源性,利用标准样板对开发完成的仪器进行了校准。仪器搭载的白光干涉测头可以达到横向500 nm,纵向1 nm的分辨力;原子力显微镜测头横向和纵向分辨力均可达到1 nm。最后,利用目标仪器对微球样品进行了测量,通过大范围成像和小范围精细扫描,获得了微球的表面特征,验证了仪器对复杂微结构的测量能力。 

【文章来源】：光学精密工程. 2020,28(02)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

梁厚-形变量关系曲线

可见,当梁厚大于160 mm时,随着厚度的增加,形变量的变化逐渐减小。因此,本文将横梁厚度参数确定为160 mm。在该厚度下,横梁中心测头安装位置的最大形变为0.675 μm,形变仿真结果如图2所示。2.2 定位平台

平台搭建完成后,采用Renishaw XL-80激光干涉仪对其定位性能进行测试和校准。首先,对宏动定位系统进行测试。由于X,Y轴与Z1,Z2轴设计参数不同,在进行测试时,X,Y轴每行走30 mm进行一次采样,各采样点实际读数与设定值之间的偏差曲线如图4所示。由测试结果可知,X,Y轴的定位精度分别为1.95 μm和1.90 μm,双向重复精度分别为0.30 μm和0.36 μm。图4 X,Y轴定位精度测试

【参考文献】：
期刊论文
[1]三维表面粗糙度测量方法综述[J]. 何宝凤,丁思源,魏翠娥,刘柄显,石照耀.  光学精密工程. 2019(01)
[2]多模态动态原子力显微镜系统[J]. 黄强先,张蕤,刘凯,赵阳,张连生.  光学精密工程. 2017(02)
[3]新型纳米三坐标测量机主体结构设计[J]. 卫兵,胡鹏浩,王继臣,李晓惠.  农业机械学报. 2007(01)
[4]表面微观轮廓的高分辨率光学测量方法[J]. 王富生,谭久彬.  光学精密工程. 2000(04)

博士论文
[1]白光扫描干涉测量方法与系统的研究[D]. 马龙.天津大学 2011

硕士论文
[1]微纳特征结构及表面形貌表征方法的研究[D]. 简黎.中国计量学院 2016



本文编号：3542661