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《基于白光干涉輪廓尺寸與形貌非接觸測(cè)量方法和系統(tǒng) (1)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、摘要隨著表面測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，表面的三維測(cè)量和評(píng)定已經(jīng)成為研究的重點(diǎn)。接觸式和光學(xué)探針式測(cè)量?jī)x器大多是逐點(diǎn)掃描，在三維表面測(cè)量的應(yīng)用中受到一定限制。垂直掃描白光干涉測(cè)量技術(shù)具有高精度、大量程、無(wú)相位模糊等特點(diǎn)，而且為面掃描，測(cè)量效率高，是一種較為理想的超光滑表面的三維形貌測(cè)量方法，已開(kāi)始在表面微觀形貌測(cè)量中應(yīng)用，特別是有階梯、溝槽等不連續(xù)表面的微電子器件和光學(xué)器件的表面特征測(cè)量。本文根據(jù)垂直掃描白光干涉的特點(diǎn)，提出了一種基于白光零級(jí)干涉條紋跟蹤法測(cè)量三維表面的絕對(duì)坐標(biāo)值的新方法，突破白光干涉顯微物鏡視場(chǎng)的限制，可實(shí)現(xiàn)大量程大范
2、圍的三維表面輪廓測(cè)量。在具有垂直掃描功能的三維測(cè)量工作臺(tái)的基礎(chǔ)上，研制出垂直掃描白光干涉三維表面輪廓測(cè)量系統(tǒng)，同時(shí)滿足形貌測(cè)量和輪廓尺寸測(cè)量的要求。本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：（1）提出了一種基于垂直掃描白光零級(jí)干涉條紋跟蹤法測(cè)量三維表面輪廓的絕對(duì)坐標(biāo)值的方法，該方法已被國(guó)外專家認(rèn)可。建立了白光干涉顯微技術(shù)的測(cè)量模型，分析了光源帶寬、數(shù)值孔徑、曲面斜率對(duì)白光干涉條紋的光強(qiáng)分布的影響。（2）研制了一種基于垂直掃描白光干涉測(cè)量表面微觀形貌和垂直掃描白光零級(jí)干涉條紋跟蹤法測(cè)量表面三維輪廓的垂直掃描白光干涉三維表面輪廓測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量
3、系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)為：垂直測(cè)量范圍：8mm；垂直掃描分辨率：0.002μm；水平測(cè)量范圍：40mmX40mm；水平位移分辨率：0.2μm；顯微物鏡放大倍數(shù)：40X；顯微物鏡數(shù)值孔徑：0.65；橫向分辨率：0.52μm；微觀形貌重復(fù)性測(cè)量誤差小于5％；輪廓測(cè)量誤差小于2％。（3）研制了適用于垂直掃描白光干涉三維表面輪廓測(cè)量系統(tǒng)的高精度、大量程三維測(cè)量工作臺(tái)。三維測(cè)量工作臺(tái)的垂直掃描位移機(jī)構(gòu)采用了共衍射光柵計(jì)量系統(tǒng)，伺服電機(jī)和壓電微驅(qū)動(dòng)器分別驅(qū)動(dòng)的粗、精兩級(jí)定位機(jī)構(gòu)，滿足垂直掃描白光干涉跟蹤原理測(cè)量表面輪廓的要求，該垂直掃描位移
4、機(jī)構(gòu)已申請(qǐng)發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枺?00510018618.1）；水平位移機(jī)構(gòu)采用共基面結(jié)構(gòu)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，衍射光柵計(jì)量系統(tǒng)控制定位。通過(guò)雙頻激光干涉儀對(duì)三維測(cè)量工作臺(tái)的位移性能進(jìn)行定量分析，三維測(cè)量工作臺(tái)垂直方向的掃描范圍為8mm，掃描分辨率0.002μm；水平位移范圍為I40mm×40mm，位移分辨率0.2μm；平面運(yùn)動(dòng)誤差小于0.2μm。（4）系統(tǒng)研究了白光干涉算法及其誤差因素，提出線性擬合包絡(luò)線算法。同時(shí)針對(duì)垂直掃描白光干涉法測(cè)量涂有透明介質(zhì)的表面時(shí)出現(xiàn)的雙干涉條紋進(jìn)行了分析，并且根據(jù)雙干涉條紋的干涉相干圖特點(diǎn)，提出了干涉
5、條紋的雙干涉條紋分離算法。（5）開(kāi)發(fā)了表面三維輪廓測(cè)量和評(píng)定軟件分析系統(tǒng)，用于表面微觀形貌的垂直掃描白光干涉測(cè)量和基于垂直掃描白光零級(jí)干涉條紋跟蹤原理的三維表面輪廓測(cè)量，介紹了相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法和參數(shù)評(píng)定體系，給出了測(cè)量實(shí)例。關(guān)鍵詞：垂直掃描白光干涉零級(jí)干涉條紋跟蹤測(cè)量法形狀測(cè)量輪廓測(cè)量白光干涉算法三維測(cè)量工作臺(tái)IIAbstractWiththedevelopmentofsurfacemeasurementtechnology,moreattentionsarefocusedonthesurfacemeasurementan
6、devaluationinthreedimensions.Thepoint-scanningmodeofthecontactmeasurementinstrumentsandtheopticalprobeinstrumentslimittheirapplicationsinthreedimensionalsurfacemeasurements.Withtheadvantagesofhigh-precision,largeandunambiguousmeasurementrange,andtheline-scanningmod
7、e,verticalscanningwhite-lightinterferometrictechnologyhadbeenthoughtasapreferablemethodtomeasuresupersmoothsurfaceinthreedimension,andbegantobeappliedforthesurfacemeasurementsofmicro-electroniccomponentandopticalcomponentwithsuchdiscontinuouscharacteristicasstep,gr
8、oove.Basedonverticalscanningwhite-lightinterferometriccharacteristic,anewmethodfortheabsoluteordinatemeasurementbytracingthezero-orderfringeispro
