光學平臺應用技術

隨著先進的(de)設備和工藝的(de)發展，使納米(mi)量級的(de)測量成為(wei)可能。例(li)如，變相光學干(gan)涉儀測量物體的(de)表面粗糙度，目(mu)前可以達到(dao)1納米的分辨率(lv)(lv)。在半導體(ti)領域，已生產出(chu)線(xian)寬在亞微米量級(ji)的集成電路，提出(chu)測(ce)量準確(que)率(lv)(lv)小(xiao)于50納(na)米的精度要求。

這樣的應用(yong)對系統中不(bu)同(tong)元件相關配合精(jing)度和穩定性提出了極高的要求。
例(li)如，用(yong)顯微(wei)鏡(jing)對(dui)(dui)圖(tu)像(xiang)進行高度放大的成(cheng)像(xiang)系統(tong)(tong)，顯微(wei)鏡(jing)和(he)照像(xiang)物(wu)鏡(jing)共(gong)同決定了(le)相(xiang)紙(zhi)上每點的圖(tu)像(xiang)。如果(guo)，在曝(pu)光(guang)(guang)過(guo)程中光(guang)(guang)學系統(tong)(tong)的每一(yi)部分（照明(ming)系統(tong)(tong)、樣品(pin)、顯微(wei)鏡(jing)光(guang)(guang)學系統(tong)(tong)、成(cheng)像(xiang)光(guang)(guang)學系統(tong)(tong)和(he)相(xiang)紙(zhi)平面）都(dou)(dou)精確地一(yi)同移動(dong)(dong)，不存在相(xiang)對(dui)(dui)位移，成(cheng)像(xiang)也會很(hen)(hen)清晰(xi)。如果(guo)樣品(pin)相(xiang)對(dui)(dui)物(wu)鏡(jing)產生了(le)運動(dong)(dong)，則像(xiang)就會模糊。在光(guang)(guang)學干涉測(ce)量、全息及運用(yong)相(xiang)似的規律時，控(kong)制相(xiang)對(dui)(dui)運動(dong)(dong)都(dou)(dou)是很(hen)(hen)重要的。

在一(yi)個理(li)想的(de)(de)剛(gang)性(xing)(xing)體內部（只在理(li)論上存在），任何兩(liang)點的(de)(de)相對位置都是不變(bian)的(de)(de)。也就是說，在振動、靜力矩或(huo)溫度變(bian)化的(de)(de)情況下，任何實(shi)體的(de)(de)尺寸和形(xing)狀都是不變(bian)的(de)(de)。如果所有(you)(you)的(de)(de)元件(jian)都穩固地連接成一(yi)個理(li)想的(de)(de)剛(gang)性(xing)(xing)體，不同元件(jian)之間沒有(you)(you)相對位移，系統的(de)(de)性(xing)(xing)能也會很穩固。

理想的(de)剛(gang)性(xing)體是不存在的(de)。現實中的(de)系統只能近似的(de)認為是剛(gang)性(xing)的(de)，因此，其穩定性(xing)就要(yao)受到多方面因素的(de)影(ying)響(xiang)。例如(ru)外界的(de)振源，系統的(de)重量，光學平(ping)臺的(de)結構(gou)等(deng)等(deng)。

為了提高系統的穩定性，我們可以(yi)從以(yi)下(xia)的幾個(ge)方(fang)面來(lai)著手。
1．將系統與(yu)振源隔離。
    外(wai)界的(de)振源(yuan)(yuan)來源(yuan)(yuan)很多(duo)，比如地面的(de)自振，各種聲(sheng)音等等。但是影(ying)響最大的(de)是各種低頻(pin)的(de)振源(yuan)(yuan)，主要(yao)集中在10～100Hz頻率內。將(jiang)系統(tong)與(yu)這(zhe)些振(zhen)(zhen)源(yuan)隔離(li)可(ke)以(yi)有效的提高系統(tong)的穩定性。采用大阻尼的空氣彈(dan)簧支(zhi)撐方式可(ke)以(yi)較好的將(jiang)系統(tong)與(yu)振(zhen)(zhen)源(yuan)隔離(li)。
2．控制振(zhen)動的作用。
    將系統組裝成動態的(de)剛性結構可以保證系統內部(bu)的(de)相對穩(wen)定(ding)性，且(qie)可以降低在外界的(de)影響下產生共振的(de)幾率，提(ti)高系統的(de)穩(wen)定(ding)性
3．控制靜力矩的作用。
    光學(xue)平臺的硬重(zhong)比對于其(qi)共振(zhen)頻率有著(zhu)重(zhong)要的影響(xiang)。較高(gao)的硬重(zhong)比可(ke)以(yi)提高(gao)平臺的共振(zhen)頻率，從而降低其(qi)在(zai)(zai)外界影響(xiang)下(xia)的振(zhen)動。而且在(zai)(zai)外力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)，具有較高(gao)硬重(zhong)比的平臺可(ke)以(yi)在(zai)(zai)最小(xiao)的重(zhong)量下(xia)產生最小(xiao)的變(bian)形，增(zeng)加系統(tong)內(nei)部的剛性(xing)(xing)。內(nei)部采用(yong)蜂(feng)窩狀支撐結(jie)構的光學(xue)平臺可(ke)以(yi)充分的提高(gao)硬重(zhong)比，達到提高(gao)系統(tong)性(xing)(xing)能(neng)的目的。
4．控制溫度(du)變(bian)化。
    隨著時(shi)間的延續(xu)，不規(gui)則溫度變(bian)化(hua)會造成漸漸的結構(gou)彎曲。減小溫度效應的關鍵在(zai)于控制環境(jing)減少溫度變(bian)化(hua)。例如，避(bi)免在(zai)平臺下放置散熱設(she)備，隔絕(jue)熱源(yuan)設(she)備和硬件，如光源(yuan)、火焰等。
5．盡可(ke)能將臺面設計成對溫度不敏感的(de)。
    良好的(de)熱傳導性(xing)可起到作用，然而，在極端特殊(shu)的(de)應(ying)用中，選用不隨(sui)溫度變化而改變外形尺寸的(de)特殊(shu)材料是必(bi)要的(de)。例如超不脹(zhang)鋼，具有(you)極小的(de)熱膨脹(zhang)系數。一米長的(de)超不脹(zhang)鋼在溫度變化1K時(shi)膨脹長度約(yue)0.2微米。我們(men)提供的(de)(de)光學平臺(tai)采用表面鐵(tie)(tie)磁(ci)不(bu)銹鋼(gang)，芯(xin)部(bu)蜂(feng)窩結構(gou)支撐的(de)(de)結構(gou)。這種(zhong)結構(gou)，不(bu)但充(chong)分的(de)(de)發揮(hui)了鐵(tie)(tie)磁(ci)不(bu)銹鋼(gang)材料(liao)剛性好，溫度膨脹系(xi)(xi)(xi)數小，耐(nai)腐(fu)蝕的(de)(de)優(you)點(dian)，而(er)且(qie)提高了平臺(tai)的(de)(de)硬重(zhong)比(bi)，增(zeng)加了剛性，降低(di)了變形量，提高了抗靜力(li)矩能(neng)力(li)。而(er)且(qie)鐵(tie)(tie)磁(ci)不(bu)銹鋼(gang)耐(nai)腐(fu)蝕，能(neng)吸附磁(ci)性底座，可以方便的(de)(de)搭建各種(zhong)光學系(xi)(xi)(xi)統。適用于承載較大，對抗振(zhen)性要求較高的(de)(de)系(xi)(xi)(xi)統。
    我們提(ti)供的(de)光學平板采用優質(zhi)鋁(lv)材(cai)制造(zao)。與鋼材(cai)相比，鋁(lv)材(cai)硬重比大(da)，有一定的(de)抗振性，溫度(du)傳導性好，不(bu)良環境中溫度(du)形變小，陽極氧化后美觀，耐磨，但是鋁(lv)材(cai)的(de)剛性較差，無(wu)法承(cheng)載較大(da)的(de)重量(liang)。因此一般用于承(cheng)載較小的(de)系統種。而且不(bu)宜懸(xuan)空支撐。

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