激光共焦干涉面形快速高精度自动测量

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作者 赵家豪 杨帅 +3 位作者 杨铮 崔健 邱丽荣 赵维谦 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1320-1329,共10页

针对传统球面面形干涉测量中手动调整被测件姿态精度低、速度慢的问题,提出了激光共焦干涉面形快速高精度自动测量方法。该方法通过共焦精密定焦技术实现了对被测件共焦位置的高精度轴向定位;通过五维自动调整架对被测件进行姿态调整,... 针对传统球面面形干涉测量中手动调整被测件姿态精度低、速度慢的问题,提出了激光共焦干涉面形快速高精度自动测量方法。该方法通过共焦精密定焦技术实现了对被测件共焦位置的高精度轴向定位;通过五维自动调整架对被测件进行姿态调整,实现了被测件的高精度横向定位;通过Zernike拟合对被测件进行精调以减小离焦误差和倾斜误差,实现了对干涉面形的零条纹调整。最终实现了激光共焦干涉面形自动测量。构建了激光共焦干涉面形测量系统,实验表明:该方法的面形测量结果与Zygo干涉仪的测量结果相差0.000 6λ,重复测量精度可达0.001 9λ,平均单次干涉面形测量时间为16.5 s,与手动调整至零条纹相比测量效率提高了1.56倍。该方法为干涉面形的快速高精度测量提供了一种有效的手段。 展开更多

关键词 激光共焦测量 移相干涉 共焦法 姿态调整 Zernike拟合 自动测量

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高精度激光共焦半导体晶圆厚度测量

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作者 李兆宇 刘子豪 +2 位作者 王瑶莹 邱丽荣 杨帅 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期956-965,共10页

针对半导体晶圆厚度的高精度非接触测量问题与需求,提出了基于激光共焦的高精度晶圆厚度测量方法。该方法利用高分辨音圈纳米位移台驱动激光共焦光探针轴向运动扫描,利用激光共焦轴向响应曲线的峰值点对应物镜聚焦焦点的特性,分别对被... 针对半导体晶圆厚度的高精度非接触测量问题与需求,提出了基于激光共焦的高精度晶圆厚度测量方法。该方法利用高分辨音圈纳米位移台驱动激光共焦光探针轴向运动扫描,利用激光共焦轴向响应曲线的峰值点对应物镜聚焦焦点的特性,分别对被测晶圆上下表面进行高精度瞄准定位;通过光线追迹算法精确计算出晶圆表面每个采样点的物理坐标,实现了晶圆厚度的高精度非接触测量。基于该方法构建了激光共焦半导体晶圆厚度测量传感器,实验和分析表明,该传感器的轴向分辨力优于5 nm,轴向扫描范围可达5.7 mm,6种晶圆厚度测量重复性均优于100 nm,单次测量时长小于400 ms。将共焦定焦技术有效地应用于半导体测量领域,为晶圆厚度的高精度、无损在线测量提供了一种新技术。 展开更多

关键词 激光共焦 厚度测量 半导体晶圆 光线追迹 高精度 无损测量

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球面惯性元件激光共焦曲率半径测量系统 被引量：4

3

作者 邱丽荣 王超峰 赵维谦 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期266-271,共6页

针对球面惯性元件散射特性导致其曲率半径测量难度大、精度低的问题,研制了一套球面惯性元件激光共焦曲率半径测量系统。系统通过针孔滤波降低探测器接收散射光的比例来抑制散射光的影响,利用共焦回馈技术提高返回光探测强度,以适应低... 针对球面惯性元件散射特性导致其曲率半径测量难度大、精度低的问题,研制了一套球面惯性元件激光共焦曲率半径测量系统。系统通过针孔滤波降低探测器接收散射光的比例来抑制散射光的影响,利用共焦回馈技术提高返回光探测强度,以适应低反射率球面惯性元件的探测。采用共焦轴向光强响应曲线的峰值点精确对应物镜焦点的特性,对被测元件的猫眼和共焦位置进行精密定位,通过激光干涉仪获取两点间距离,继而实现曲率半径的高精度测量。以半球型动压气体轴承作为实验对象进行了实验。理论分析和实验结果表明,系统相对扩展不确定度优于20×10^-6,提出的测量系统为具有散射特性的球面惯性元件曲率半径的高精度测量提供了技术途径。 展开更多

关键词 激光共焦 曲率半径测量 球面惯性元件 抗散射

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微靶装配中靶球几何量的高精度测量 被引量：3

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作者 石帅 张林 +1 位作者 吴文荣 裘祖荣 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1882-1886,共5页

为满足微靶装配过程中靶球和靶腔相对位置的严格的要求,保障惯性约束聚变实验的成功,针对机器视觉的几何量测量精度很难达到5μm以下的不足,设计了利用具有亚μm级精度的激光共焦测头对装配中的靶球进行采点扫描以获取其尺寸和位置的非... 为满足微靶装配过程中靶球和靶腔相对位置的严格的要求,保障惯性约束聚变实验的成功,针对机器视觉的几何量测量精度很难达到5μm以下的不足,设计了利用具有亚μm级精度的激光共焦测头对装配中的靶球进行采点扫描以获取其尺寸和位置的非接触测量方法,借助于在线监测系统运动轴的高精度定位,通过上下两个激光共焦测头的组合测量,并采用一种快速而准确的基于点阵插值细分和目标两级提取的测量算法,使在线监测系统的球体几何量测量精度达到了2μm。 展开更多

关键词 微靶装配 靶球 几何量 激光共焦测量 目标提取

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用于靶球测量的激光共焦测头稳定性研究 被引量：2

5

作者 裘祖荣 王婷 陈本轩 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期751-754,共4页

为了解决微靶靶球在微靶装配体中的位置关系。介绍了一种基于动态主动调焦原理的光学非接触测头,这种测头能够测量具有强反射表面的高精度金属件和光学器件,解决了形貌检测领域的一个难题。微靶靶球是惯性核聚变中的关键部分,它的装配... 为了解决微靶靶球在微靶装配体中的位置关系。介绍了一种基于动态主动调焦原理的光学非接触测头,这种测头能够测量具有强反射表面的高精度金属件和光学器件,解决了形貌检测领域的一个难题。微靶靶球是惯性核聚变中的关键部分,它的装配位置关系是否准确直接关系到"点火"的成败。由于微靶靶球的特殊性,利用共焦测头这种非接触测头对靶球中心位置进行检测,测量精度要求小于3μm。根据共焦测头的原理,得出了被测面高度差和振动部件位移的数学关系式,并分析了音叉振动参数对测量结果的影响。试验结果表明:音叉振动频率波动对时间差的影响为0.14‰;音叉振动幅值波动对时间差的影响为6.8‰;时间差输出值的标准差为0.0044。能够满足测量微靶靶球中心位置的非接触,高精度和稳定性要求。 展开更多

关键词 共焦测头 非接触测量 微靶靶球 稳定性

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光谱共焦测量技术综述 被引量：7

6

作者 王梓 石俊凯 +6 位作者 陈晓梅 姜行健 李冠楠 霍树春 高超 朱强 周维虎 《半导体光电》 CAS 北大核心 2022年第4期752-759,共8页

测量技术正不断向着精密化、智能化、集成化的方向发展,具有代表性的光谱共焦测量技术是在激光共焦显微技术的基础上发展而来,利用色散原理和光谱仪解码分析实现高精度测量。光谱共焦测量技术可进行位移测量、三维重建、表面粗糙度检测... 测量技术正不断向着精密化、智能化、集成化的方向发展,具有代表性的光谱共焦测量技术是在激光共焦显微技术的基础上发展而来,利用色散原理和光谱仪解码分析实现高精度测量。光谱共焦测量技术可进行位移测量、三维重建、表面粗糙度检测和厚度检测,具有无接触、高效率、在线测量等优点,在精密测量中发挥着重要作用,被广泛应用于微电子、工程材料、生物医学和航空航天等领域。近年来,光谱共焦系统在光学系统结构、光学镜头设计、光源优化和数据处理算法等各个方面取得了重大进展。文章对光谱共焦测量技术进行综述,论述了光谱共焦测量技术相较于其他测量方法的优势,综述了光谱共焦技术的测量原理、发展历程与应用进展,并对光谱共焦测量技术的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 光谱共焦显微术 激光共焦扫描显微术 微纳测量 精密测量

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激光扫描共聚焦显微镜在微小硬度压痕测量中的应用研究 被引量：5

7

作者 李杨 张凯林 石伟 《计测技术》 2019年第6期46-49,共4页

尝试将激光扫描共聚焦显微镜应用于微小硬度压痕的测量中,不仅可以得到硬度压痕的三维形貌,而且利用共聚焦测量方法高分辨力的特点,解决了小于20μm的微小硬度压痕无法测量的难题。本文给出了测量微小硬度压痕的方法,并给出了具体步骤... 尝试将激光扫描共聚焦显微镜应用于微小硬度压痕的测量中,不仅可以得到硬度压痕的三维形貌,而且利用共聚焦测量方法高分辨力的特点,解决了小于20μm的微小硬度压痕无法测量的难题。本文给出了测量微小硬度压痕的方法,并给出了具体步骤和实例;用所得到的压痕的三维形貌表征材料在压入过程中在压头周围所产生的堆积,可以扩展硬度测量的尺度,对于硬度测量的下一步发展具有积极的指导意义。 展开更多

关键词 计量学 激光扫描共聚焦显微镜 微小硬度压痕 测量 应用研究

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3D激光扫描共聚焦显微镜计量特性分析及测试 被引量：5

8

作者 崔建军 杜华 +3 位作者 朱小平 薛梓 闫勇刚 陈恺 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期280-287,共8页

为了合理评定激光扫描共聚焦显微镜(Laser Scanning Confocal Microscope,LSCM)的测量性能,提出了一种用于检验LSCM计量特性的测试方法。首先,依据LSCM成像原理,对其技术特点,特别是轴向分辨率和横向分辨率等进行了理论分析;然后对其计... 为了合理评定激光扫描共聚焦显微镜(Laser Scanning Confocal Microscope,LSCM)的测量性能,提出了一种用于检验LSCM计量特性的测试方法。首先,依据LSCM成像原理,对其技术特点,特别是轴向分辨率和横向分辨率等进行了理论分析;然后对其计量特性的参数指标进行了归纳,并提出相应的性能测试方法。具体包括采用线间隔为微纳米级的网格板等作为标准器,测试LSCM的放大倍数和光学横向分辨率;采用纳米级高度台阶样板测试LSCM的光学轴向分辨率和轴向定位特性;采用激光干涉仪测试样品台工作性能等。实验证明:该方法能够满足当前普遍应用的LSCM的性能测试需求。 展开更多

关键词 激光扫描共聚焦显微镜 放大倍数 测量分辨率 非线性误差 光学相干层析成像

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用于自由曲面表面测量的激光差动共焦传感器 被引量：1

9

作者 李新月 王文彬 +3 位作者 熊哲凤 李梦涵 徐可米 邱丽荣 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期403-409,共7页

针对自由曲面测量问题,构建了一套高精度大量程激光差动共焦传感器。该传感器基于激光差动共焦原理,利用归一化单点定焦模型减小被测表面倾斜角度、反射率的影响,结合非等距分数阶累加预测算法预判焦点位置,实现快速跟踪定焦。将气浮导... 针对自由曲面测量问题,构建了一套高精度大量程激光差动共焦传感器。该传感器基于激光差动共焦原理,利用归一化单点定焦模型减小被测表面倾斜角度、反射率的影响,结合非等距分数阶累加预测算法预判焦点位置,实现快速跟踪定焦。将气浮导轨与PZT结合拓展轴向扫描范围。实验表明,该传感器轴向分辨力优于3nm,可测量表面倾斜角度达22°,轴向扫描范围达50mm,差动曲线的过零点标准偏差为5.7nm,有良好的重复性。该传感器为自由曲面的面型轮廓测量提供了一种新的方法。 展开更多

关键词 光学测量 自由曲面 激光差动共焦 焦点跟踪测量

原文传递

单光源双光路激光并行共焦测量系统设计 被引量：16

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作者 余卿 余晓芬 崔长彩 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期281-286,共6页

针对传统激光并行共焦测量过程中存在的泰伯效应,提出将数字微镜器件(DMD)引入激光并行共焦测量系统来正确辨识正焦面的位置。采用了DMD作为光分束器件,从理论上验证了它是一种投影式的阵列光源,对激光分束后不会在光路方向上产生泰伯像... 针对传统激光并行共焦测量过程中存在的泰伯效应,提出将数字微镜器件(DMD)引入激光并行共焦测量系统来正确辨识正焦面的位置。采用了DMD作为光分束器件,从理论上验证了它是一种投影式的阵列光源,对激光分束后不会在光路方向上产生泰伯像;同时,考虑DMD不能对分束后的光线产生会聚作用,并非高效的并行光源分束器件,本文将DMD与微透镜阵列(MLA)结合构建了单光源双光路并行共焦测量系统。该系统利用DMD光路探测正焦面位置,利用微透镜阵列光路进行精确的共焦测量。实验结果表明,两种光路下的正焦面位置仅相差2μm,在一个泰伯间距范围之内,可以较好地克服泰伯效应对激光并行共焦测量的影响,进而保证较高精度的并行共焦测量。 展开更多

关键词 数字微镜器件 微透镜阵列 泰伯效应 激光并行共焦测量系统

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激光共焦扫描显微镜在微机电系统中的应用 被引量：15

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作者 曾毅波 蒋书森 +2 位作者 黄彩虹 张玉龙 张艳 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1241-1246,共6页

研究了激光共焦扫描显微镜(LSCM)在微结构分析中的应用,综述了该项应用的优势。LSCM的高分辨率和光强调节功能,使其可用于大角度测量;与图像处理系统相结合,便于微结构的定性和定量分析;而全自动样片台沿X轴和Y轴的自动扫描实现了图像... 研究了激光共焦扫描显微镜(LSCM)在微结构分析中的应用,综述了该项应用的优势。LSCM的高分辨率和光强调节功能,使其可用于大角度测量;与图像处理系统相结合,便于微结构的定性和定量分析;而全自动样片台沿X轴和Y轴的自动扫描实现了图像的拼接功能。实验结果表明:运用LSCM测量的斜面最大角度至少可以达到50°;在悬臂梁的形貌分析中,可获得清晰的三维形貌,同时通过二维定量分析精确测得其形变为3.145μm;在100×物镜下,运用拼接功能获得384μm×288μm的视场面积,解决了高放大倍数下,在单帧显微图像中无法获取所观测对象全貌的问题。LSCM在微结构分析中的应用弥补了其它形貌分析设备测量功能上的不足,提升了微机电系统的测试水平。 展开更多

关键词 激光共焦扫描显微镜 微机电系统 角度测量 形貌分析 图形拼接

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秋水仙碱诱导银杏花粉染色体加倍的研究 被引量：8

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作者 程金新 李云 +4 位作者 王勇 姜金仲 王谦 冯大领 胡君艳 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期15-21,共7页

该试验以北京地区银杏雄花芽为材料,探索利用不同浓度的秋水仙碱人工诱导花粉染色体加倍的方法和可能性.用浓度为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%的秋水仙碱溶液,分别对水培和自然非离体条件下诱导雄配子染色体加倍的方法进行了探索... 该试验以北京地区银杏雄花芽为材料,探索利用不同浓度的秋水仙碱人工诱导花粉染色体加倍的方法和可能性.用浓度为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%的秋水仙碱溶液,分别对水培和自然非离体条件下诱导雄配子染色体加倍的方法进行了探索,比较了两种情况下不同处理浓度和处理方法诱导效果的差异.结果表明自然非离体状态下棉浸法处理得到了大花粉,但得率较低,最高为7%,若进一步加大药液处理浓度或适当延长处理时间,将有可能较大幅度提高大花粉得率;水培条件下的棉浸法和注射法处理均未得到大花粉,其原因和适宜的诱导方法还有待进一步探索.以正常花粉作对照,用激光扫描共聚焦显微镜(简称LSCM)对经秋水仙碱处理诱导出的大花粉进行了DNA含量的定量测定,初步确认该试验诱导的大花粉是一种二倍体花粉. 展开更多

关键词 银杏 秋水仙碱 花粉染色体加倍 激光扫描共聚焦显微镜(LSCM) 定量测定

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