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便攜式微觀三維白光干涉測量儀

發布時間:2019-04-11      點擊次數:1072

光學干涉測量法作為一種重要的非接觸表面三維形貌測量手段,一直是國內外高精度測量領域的研究熱點。基于干涉原理的光學表面三維形貌檢測方法發展很快,其精度和測量范圍都達到了很高的指標。在上,主流的光學形貌檢測儀產品主要由美國Zygo、Veeco、4D等公司生產。基于移相干涉算法(PSI)的光學表面形貌檢測儀多以激光為光源,精度可優于1nm,測量范圍在微米量級。基于白光掃描干涉法(VSI)的光學表面形貌檢測儀以白光LED為光源,可以達到毫米量級的測量范圍,精度優于10nm。以Veeco公司的NT9100光學表面形貌檢測儀為例,它使用短相干LED光源,兼具PSI和VSI兩種工作模式,測試范圍可達幾毫米,縱向精度達到0.1nm,可用于測量光學元件和微電子元件表面形貌,可以實現臺階面的測量。其功能完善,適用范圍廣,但價格昂貴,在20萬美元以上。通用的光學表面形貌檢測儀體積較大,無論是基于移相干涉技術還是基于白光掃描干涉技術,其光路系統和三維工件調整臺是分開的,依靠懸臂結構將二者連接起來。此類儀器的三維調整臺可以通過步進電機驅動,實現工件的遙控調整,但這種結構穩定性不足,儀器受振動和氣流影響很大,需要配以抗振平臺和玻璃密封罩,因此只限于實驗室檢測,而不能用于生產過程中的在線檢測。通用光學表面形貌檢測儀一般都采用立式結構,被測件置于工件調整臺與干涉測量顯微物鏡之間的空腔內,這就使被測件的尺寸受到了限制,無法實現對大口徑光學元件表面的檢測。此外,顯微干涉技術要求試件被測表面必須定位于儀器工作距離的1微米范圍內,受被測樣品厚度和安裝位置的影響,每次測試前都要耗費大量的調試時間,因此無法適應工業生產檢測中的快速批量檢驗。基于此,4D公司推出了型號為NanoCam的便攜式動態干涉儀,它基于動態干涉原理,采用倒置模式測量,可實現光學元件表面形貌的在線檢測。但是其價格與通用光學表面形貌檢測儀相當,也在20萬美元之上。在市場需求的推動下,用于工業生產的干涉儀向小型化發展,并且對儀器的抗干擾能力、操作簡便性、測量精度、橫向與縱向測量范圍都提出了更高的要求。因此本作品作為一種成本低、功能強的型表面微觀形貌檢測儀器,具有很好的發展前景。

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