納米技術(shù)保障高精度測量

隨著(zhù)中國的制造業(yè)的高速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結構也由普通制造轉向高科技生產(chǎn)和研究，國內的測量行業(yè)由傳統的普通測量過(guò)度到高精度測量，作為國內精密測量企業(yè)龍頭的智泰集團根據國內產(chǎn)業(yè)結構的變化，調整了產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)。自去年和韓國首爾大學(xué)聯(lián)合在國內推出一款納米級高精度測量?jì)x-白光干涉儀

干涉儀現在已經(jīng)被廣泛的應用到光學(xué)檢驗的各個(gè)領(lǐng)域中了。如光學(xué)系統評價(jià)、表面的粗糙度、面形和元件的微小偏移的測量都采用了干涉儀進(jìn)行分析，該款白光干涉儀結合了傳統光學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，利用新技術(shù)將傳統的光學(xué)微米級測量提升到那米級測量，更好的解決客戶(hù)高精度位移測量、粗糙表面面形等測量。

干涉儀是一種對光在兩個(gè)不同表面反射后形成的干涉條紋進(jìn)行分析的儀器。它對分析光學(xué)元件和光學(xué)系統質(zhì)量起著(zhù)很重要的作用。它的光學(xué)部件主要由光源、分光器件、參考平面和檢測平面（如圖1所示）。它是通過(guò)分光器件將一個(gè)光源發(fā)出的光束分成參考光束和檢測光束。

當兩束光波即波陣面合成在一起時(shí)，其合成后的光強的分布將由波陣面的振幅和相位來(lái)決定。由于相位差的變化產(chǎn)生了明暗相間的干涉圖樣（如圖2所示）。而相位差是由于兩束光經(jīng)過(guò)的反射路徑后形成的光程差造成的。通過(guò)分析這樣的干涉圖樣我們就可以經(jīng)過(guò)計算得出圖樣中的任何一點(diǎn)的光程差。而光程差的出現是由于被檢測表面的形狀或傾斜與參考表面不一致。那么當我們把參考表面做成一個(gè)接近完美的表面時(shí)，干涉圖樣所反映的就是被測表面的情況。

干涉儀探測物體表面的數據有它明顯的優(yōu)勢。其一，它是非接觸測量，不會(huì )損傷被探測物體表面。其二，它獲取數據的信息量大，圖樣本身是一個(gè)連續變化的過(guò)程，有著(zhù)極高的分辨率。其三，測量范圍大，它可以同時(shí)對一個(gè)很大表面進(jìn)行并行的分析和處理。當然，它也有其自身的局限性。因為是分析反射光，所以有足夠的反射才能得到干涉圖樣進(jìn)行分析。這就對光源和被探測物體的材質(zhì)提出了條件。

目前相關(guān)產(chǎn)品還有激光干涉儀和干涉顯微鏡等。

數據獲取與分析

干涉儀數據分析系統是隨著(zhù)計算機的發(fā)展而日益完善的。他已經(jīng)擺脫了那種根據干涉圖人工測量的簡(jiǎn)單方式?，F在是通過(guò)多次采樣對數據進(jìn)行數字化處理來(lái)得到精確數據的方式。特別是近幾年，SWLI技術(shù)的深入發(fā)展，使得干涉儀測量的精度提高到0.1nm。同時(shí)，干涉儀在可靠性和穩定性方面也有長(cháng)足的進(jìn)展。例如：過(guò)去干涉儀中光學(xué)元件表面缺陷和所附著(zhù)的一些灰塵造成干涉圖樣中的干擾圖像，使得儀器分析精度和穩定性打了折扣。ZYGO的VeriFireAT運用特有的環(huán)形光源解決了此問(wèn)題?？梢允箖x器獲得低噪音的分析數據。

干涉儀對環(huán)境的要求較低

干涉儀可以對物體進(jìn)行精細分析。但如果在獲取數據期間受外界因素的干擾。那勢必會(huì )對分析的結果產(chǎn)生不利的影響。特別是振動(dòng)和溫度的擾動(dòng)。如果要解決這個(gè)問(wèn)題就需要獲取數據的時(shí)間盡量短并且通過(guò)一些特殊的設計來(lái)補償不確定的干擾。同步相位測量干涉儀（IPMI）就是這樣的一種設備。但是有利就有弊，由于IPMI需要進(jìn)行必要的數據和硬件上的處理，因此它的精度就沒(méi)有傳統的PSI高。一般只能達到λ/20左右。

白光干涉儀的工作原理

ACCISNC-3000使用了根據客戶(hù)需求而設計的帶有壓電控制干涉物鏡的反相顯微鏡，以及帶有波長(cháng)濾光器的白光源。物鏡參照鏡反射的光同被測工件表面反射的光相結合而產(chǎn)生干涉圖形，在CCD上成相，然后由計算機里的圖形捕捉設備捕獲。

計算機可以在單色干涉法和白光干涉法之間迅速切換并自動(dòng)選擇相應的濾光器。單色法提供整個(gè)表面的連續干涉條紋帶。平滑表面的這些干涉條紋看上去是一個(gè)等值線(xiàn)圖，圖上相鄰的干涉條紋之間的步長(cháng)從上到下或從下到上都是相等的。按一定方向移動(dòng)干涉物鏡，計算機分析相位圖形，從而計算出表面各個(gè)單點(diǎn)的不同高度，形成一個(gè)工件表面的三維圖形。

在白光掃描法中，白光相干性低，提供僅帶幾根可見(jiàn)條紋的被測表面的干涉圖形。用干涉物鏡從上向下掃描工件，隨高度不同，這幾根條紋時(shí)隱時(shí)顯地出現在工件表面。通過(guò)跟蹤峰值或中心條紋，計算機能夠標定每一點(diǎn)的高度值，甚至當高度有突然變化時(shí)，也可做到這一點(diǎn)。單色（紅光）法提供光滑表面的詳情；而白光（寬帶掃描）法提供階躍高度和凹凸表面的真實(shí)圖象。這種多方面適應能力，使得該系統在處理各種表面時(shí)具有無(wú)法超越的特性。