創(chuàng)新型微納米測量探頭機理的研究.pdf

1、本論文以DVD激光讀取頭為研究基礎,分析了激光讀取頭的光學原理,機械結構與電氣性能,開發(fā)出三種不同功能的創(chuàng)新型微納米測量探頭:光學非接觸探頭系統(tǒng),光學自動聚焦探頭系統(tǒng),光學接觸觸發(fā)式探頭系統(tǒng).其中根據(jù)光學象散原理得到激光讀取頭的聚焦誤差信號,從而獲得測量范圍為2μm,測量不確定度可達1.1 nm的光學非接觸探頭系統(tǒng),通過改進信號處理方式,此探頭系統(tǒng)可不受材料表面反射率變化的影響,并允許樣品表面存在一定的曲率變化.為增大探頭的測量范圍,研

2、究了DVD激光讀取頭上的音圈電機的系統(tǒng)模型,通過系統(tǒng)辨識,PID參數(shù)設計與控制,以及音圈電機磁滯補償,發(fā)展出測量范圍600 μm的自動聚焦光學非接觸探頭,由于磁滯效應的影響與信號處理的方式,此探頭系統(tǒng)的測量不確定度約0.2 μm,為了提高測量精度,通過音圈電機結合自行開發(fā)的微型Michelson干涉儀系統(tǒng),解決了磁滯效應的影響,提高了測量精度,使得自動聚焦探頭在約1mm的測量范圍內(nèi),測量不確定度優(yōu)于30nm.基于光學非接觸探頭系統(tǒng)的高精