納米技術(shù)保障高精度測量

        隨著中國的制造業(yè)的高速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也由普通制造轉(zhuǎn)向高科技生產(chǎn)和研究，國內(nèi)的測量行業(yè)由傳統(tǒng)的普通測量過度到高精度測量，作為國內(nèi)精密測量企業(yè)龍頭的智泰集團根據(jù)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，調(diào)整了產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)。自去年和韓國首爾大學聯(lián)合在國內(nèi)推出一款納米級高精度測量儀-白光干涉儀 

        干涉儀現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到光學檢驗的各個領(lǐng)域中了。如光學系統(tǒng)評價、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行分析，該款白光干涉儀結(jié)合了傳統(tǒng)光學的優(yōu)點，利用新技術(shù)將傳統(tǒng)的光學微米級測量提升到那米級測量，更好的解決客戶高精度位移測量、粗糙表面面形等測量。

干涉儀是一種對光在兩個不同表面反射后形成的干涉條紋進行分析的儀器。它對分析光學元件和光學系統(tǒng)質(zhì)量起著很重要的作用。它的光學部件主要由光源、分光器件、參考平面和檢測平面(如圖1所示)。它是通過分光器件將一個光源發(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，其合成后的光強的分布將由波陣面的振幅和相位來決定。由于相位差的變化產(chǎn)生了明暗相間的干涉圖樣.相位差是由于兩束光經(jīng)過的反射路徑后形成的光程差造成的。通過分析這樣的干涉圖樣我們就可以經(jīng)過計算得出圖樣中的任何一點的光程差。而光程差的出現(xiàn)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接近完美的表面時，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(shù)據(jù)有它明顯的優(yōu)勢。其一，它是非接觸測量，不會損傷被探測物體表面。其二，它獲取數(shù)據(jù)的信息量大，圖樣本身是一個連續(xù)變化的過程，有著極高的分辨率。其三，測量范圍大，它可以同時對一個很大表面進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行分析。這就對光源和被探測物體的材質(zhì)提出了條件。

數(shù)據(jù)獲取與分析 

        干涉儀數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)是隨著計算機的發(fā)展而日益完善的。他已經(jīng)擺脫了那種根據(jù)干涉圖人工測量的簡單方式。現(xiàn)在是通過多次采樣對數(shù)據(jù)進行數(shù)字化處理來得到精確數(shù)據(jù)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，干涉儀在可靠性和穩(wěn)定性方面也有長足的進展。例如：過去干涉儀中光學元件表面缺陷和所附著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(wěn)定性打了折扣。ZYGO的VeriFireAT運用特有的環(huán)形光源解決了此問題。可以使儀器獲得低噪音的分析數(shù)據(jù)。

干涉儀對環(huán)境的要求較低 

        干涉儀可以對物體進行精細分析。但如果在獲取數(shù)據(jù)期間受外界因素的干擾。那勢必會對分析的結(jié)果產(chǎn)生不利的影響。特別是振動和溫度的擾動。如果要解決這個問題就需要獲取數(shù)據(jù)的時間盡量短并且通過一些特殊的設(shè)計來補償不確定的干擾。同步相位測量干涉儀(IPMI)就是這樣的一種設(shè)備。但是有利就有弊，由于IPMI需要進行必要的數(shù)據(jù)和硬件上的處理，因此它的精度就沒有傳統(tǒng)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(jù)客戶需求而設(shè)計的帶有壓電控制干涉物鏡的反相顯微鏡，以及帶有波長濾光器的白光源。物鏡參照鏡反射的光同被測工件表面反射的光相結(jié)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(shè)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選擇相應(yīng)的濾光器。單色法提供整個表面的連續(xù)干涉條紋帶。平滑表面的這些干涉條紋看上去是一個等值線圖，圖上相鄰的干涉條紋之間的步長從上到下或從下到上都是相等的。按一定方向移動干涉物鏡，計算機分析相位圖形，從而計算出表面各個單點的不同高度，形成一個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，這幾根條紋時隱時顯地出現(xiàn)在工件表面。通過跟蹤峰值或中心條紋，計算機能夠標定每一點的高度值，甚至當高度有突然變化時，也可做到這一點。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圖象。這種多方面適應(yīng)能力，使得該系統(tǒng)在處理各種表面時具有無法超越的特性。