[發明專利]一種微納跨尺度表面結構快速測量方法和裝置

有效

• 申請號: 202210548526.8
• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114659465B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 劉曉軍;楊文軍;刁寬
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B9/0209;G06N3/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 彭軍芬

1.一種微納跨尺度表面結構快速測量方法，其特征在于，包括：

S1.根據被測樣品的尺寸大小，設置壓電工作臺的掃描速度和范圍；

S2.在基于白光干涉原理的硅懸臂梁納米測量模式下，上位機向壓電工作臺發送測量掃描控制信號，通過開環控制使壓電工作臺掃描運動；

S3.利用位移電容傳感器等時間間隔采集壓電工作臺的位移數據，獲得一系列時間-位移離散數據集；

S4.采用神經網絡算法對獲得的時間-位移離散數據集進行非線性曲線擬合，得到壓電工作臺的掃描時間-位移曲線模型；

S5.根據壓電工作臺的掃描時間-位移曲線模型，計算得到壓電工作臺掃描等間距位移所對應的非均勻時間序列；

S6.采用與步驟S2相同的測量掃描控制信號，通過開環控制驅動壓電工作臺運動；并在硅懸臂梁納米測量模式下，按照非均勻時間序列所對應的時刻采樣硅懸臂梁上表面的白光干涉信號，通過對采樣得到的白光干涉測量信號進行三維形貌恢復，得到待測樣品表面形貌。

2.如權利要求1所述的一種微納跨尺度表面結構快速測量方法，其特征在于，采用BP神經網絡算法對預掃描獲得的時間-位移離散數據集進行非線性曲線擬合。

3.如權利要求1或2所述的一種微納跨尺度表面結構快速測量方法，其特征在于，所述方法適用于光電子、IC、MEMS、光學全息防偽領域。

4.一種微納跨尺度表面結構快速測量裝置，其特征在于，包括：壓電驅動器、壓電工作臺、位移電容傳感器、上位機、硅懸臂探針白光干涉系統和信號采集卡；

所述壓電驅動器，用于接收上位機發送的測量掃描控制信號，在基于白光干涉原理的硅懸臂梁納米測量模式下，通過開環控制驅動壓電工作臺掃描運動；

所述壓電工作臺，用于拖動被測樣品進行硅懸臂梁納米測量模式納米尺度測量；

所述位移電容傳感器，用于獲取壓電工作臺的輸出位移；

所述上位機，在預掃描階段，用于向壓電驅動器發送測量掃描控制信號；同時接收位移電容傳感器測得的位移值；采用神經網絡算法對預掃描獲得的時間-位移離散數據集進行非線性曲線擬合，建立壓電工作臺時間-位移曲線模型；并計算壓電工作臺等間距位移所對應的非均勻時間序列；所述上位機，在硅懸臂梁納米測量模式下，向壓電驅動器發送與預掃描階段相同的測量掃描控制信號；

所述信號采集卡，用于按照壓電工作臺等間距位移所對應的非均勻時間序列對應的時刻，采集硅懸臂梁納米測量模式下硅懸臂梁上表面的白光干涉測量信號；

所述硅懸臂探針白光干涉系統，用于測量納米尺度的樣品表面結構，通過對采樣得到的白光干涉測量信號進行三維形貌恢復，得到待測樣品表面形貌。

5.如權利要求4所述的一種微納跨尺度表面結構快速測量裝置，其特征在于，采用BP神經網絡算法對預掃描獲得的時間-位移離散數據集進行非線性曲線擬合。

6.如權利要求4或5所述的一種微納跨尺度表面結構快速測量裝置，其特征在于，所述裝置適用于光電子、IC、MEMS、光學全息防偽領域。