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便攜式微觀三維白光干涉測量儀
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。