[實用新型]一種利用多普勒測振原理測量表面形貌的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420119775.6
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN203811148U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志強;宋慶和;李迅鵬;曾春華;樓宇麗;桂進斌
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種利用多普勒測振原理測量表面形貌的裝置，應(yīng)用于物品的表面形貌的檢測，屬于測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著微細(xì)加工技術(shù)的出現(xiàn)和微納米技術(shù)的不斷發(fā)展,超精細(xì)檢測技術(shù)得到世界各國的普遍重視和廣泛應(yīng)用,它與微機械、光盤技術(shù)、半導(dǎo)體材料與器件等有著密切的聯(lián)系。表面形貌對于表面特性,如摩擦、磨損、潤滑、疲勞等，以及表面的劃痕、磨損等具有重要的影響。例如在微電路制作過程中反復(fù)出現(xiàn)的掩模結(jié)構(gòu)表面,通過多次套刻與刻蝕方法制作的二元光學(xué)元件表面以及通過微機械加工技術(shù)制作的微機械結(jié)構(gòu)表面。微結(jié)構(gòu)由于是由微觀結(jié)構(gòu)單元組成的三維復(fù)雜結(jié)構(gòu),其測量一般都需要借助直接的或間接的顯微放大,要求有較高的橫向分辨率和縱向分辨率。與平滑表面的測量不同,微結(jié)構(gòu)表面的測量不僅要測量表面的粗糙度或瑕疵,還要測量表面的輪廓、形狀偏差和位置偏差。因此微結(jié)構(gòu)表面的測量相對而言是比較困難的。由于近年來激光多普勒測振技術(shù)的飛速發(fā)展，激光多普勒測振儀的價格有了很大的下降，同時在測量的精度上有了很大提高，市面上出售的設(shè)備都能夠?qū)Φ皖l振動進行檢測，振幅測量也達(dá)到了納米量級。另一方面，電路技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，使得計算機控制機械的微運動也有了巨大的突破。目前普遍采用的表面形貌檢測裝置的結(jié)構(gòu)和操作相對復(fù)雜，樣品表面尺寸的檢測范圍有限，通常對操作人員的操作要求也比較高，其價格也比較昂貴，而價格便宜的設(shè)備往往又存在精度上的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題是：本實用新型提供了一種利用多普勒測振原理測量表面形貌的裝置，用于解決目前表面形貌檢測裝置結(jié)構(gòu)和操作相對復(fù)雜、難以實現(xiàn)較大表面尺寸的檢測的問題，以及在滿足測量精度的同時又降低設(shè)備價格的難題。

本實用新型技術(shù)方案是：一種利用多普勒測振原理測量表面形貌的裝置，包括激光多普勒測振儀1、數(shù)據(jù)傳輸線2、數(shù)據(jù)采集器3、電動載物臺控制器4、固有針尖的微懸臂5、微懸臂固定桿6、電動載物臺7、電動載物臺固定座8、工業(yè)控制計算機9、激光多普勒測振儀固定架10、底座11；所述激光多普勒測振儀固定架10和微懸臂固定桿6均固定在底座11上，電動載物臺7固定在電動載物臺固定座8上可整體移動，固有針尖的微懸臂5固定在微懸臂固定桿6上，激光多普勒測振儀1安裝在激光多普勒測振儀固定架10上，激光多普勒測振儀1可以拆卸，激光多普勒測振儀1通過數(shù)據(jù)傳輸線2與數(shù)據(jù)采集器3相連接，數(shù)據(jù)采集器3通過數(shù)據(jù)傳輸線2連接到工業(yè)控制計算機9用于將測得的數(shù)據(jù)傳輸給工業(yè)控制計算機9，電動載物臺7通過數(shù)據(jù)傳輸線2與電動載物臺控制器4相連接，電動載物臺控制器4通過數(shù)據(jù)傳輸線2連接到工業(yè)控制計算機9用于驅(qū)動電動載物臺7接近固有針尖的微懸臂5。

所述微懸臂固定桿6、激光多普勒測振儀固定架10高度可以微距離調(diào)節(jié)。

本實用新型的工作原理是：在工業(yè)控制計算機9上裝有與電動載物臺7（如GCD104050M電動平移臺）配套的電動載物臺運動用戶操作界面，用戶根據(jù)檢測需要輸入電動載物臺7的移動參數(shù)，工業(yè)控制計算機9將用戶輸入的電動載物臺7的移動參數(shù)通過數(shù)據(jù)傳輸線2傳輸給電動載物臺控制器4（如GCD0301M電動臺控制器），電動載物臺控制器4驅(qū)動電動載物臺7的升降，使得電動載物臺7“無限”靠近固有針尖的微懸臂5的針尖，直到微懸臂在針尖和被測樣品之間產(chǎn)生力的作用下發(fā)生微小位移，激光多普勒測振儀1探測到這個位移后，將這個位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并通過數(shù)據(jù)采集器3和數(shù)據(jù)傳輸線2把電信號傳輸給工業(yè)控制計算機9，工業(yè)控制計算機9通過電動載物臺運動用戶操作界面將數(shù)據(jù)送給電動載物臺控制器4，電動載物臺控制器4給出控制信號停止電動載物臺的上升運動。此后電動載物臺控制器4轉(zhuǎn)而控制電動載物臺7的水平運動，電動載物臺7在水平面上運動時，既可以進行較大位移的運動，實現(xiàn)較大表面尺寸的檢測，又可以進行微小位移的運動，實現(xiàn)小表面尺寸的運動，以滿足不同精度測量的要求，在電動載物臺7的水平運動中，由于樣品表面的結(jié)構(gòu)和粗糙程度的不同，針尖和樣品表面之間作用力的大小不同，從而固有針尖微懸臂5起伏運動的幅度不一樣，因此可以將固有針尖微懸臂5看成一種“振動”，激光多普勒測振儀1通過數(shù)據(jù)采集器3對這種“振動”進行數(shù)據(jù)采集，將采集的數(shù)據(jù)進行圖像重構(gòu)，從而實現(xiàn)表面形貌的檢測。