衡工光學(xué)平臺(tái)應(yīng)用技術(shù)

隨著先進(jìn)的設(shè)備和工藝的發(fā)展，使納米量級(jí)的測(cè)量成為可能。例如，變相光學(xué)干涉儀測(cè)量物體的表面粗糙度，目前可以達(dá)到1納米的分辨率。在半導(dǎo)體領(lǐng)域，已生產(chǎn)出線寬在亞微米量級(jí)的集成電路，提出測(cè)量準(zhǔn)確率小于50納米的精度要求。

這樣的應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)中不同元件相關(guān)配合精度和穩(wěn)定性提出了極高的要求。

例如，用顯微鏡對(duì)圖像進(jìn)行高度放大的成像系統(tǒng)，顯微鏡和照像物鏡共同決定了相紙上每點(diǎn)的圖像。如果，在曝光過(guò)程中光學(xué)系統(tǒng)的每一部分（照明系統(tǒng)、樣品、顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)、成像光學(xué)系統(tǒng)和相紙平面）都精確地一同移動(dòng)，不存在相對(duì)位移，成像也會(huì)很清晰。如果樣品相對(duì)物鏡產(chǎn)生了運(yùn)動(dòng)，則像就會(huì)模糊。在光學(xué)干涉測(cè)量、全息及運(yùn)用相似的規(guī)律時(shí)，控制相對(duì)運(yùn)動(dòng)都是很重要的。

在一個(gè)理想的剛性體內(nèi)部（只在理論上存在），任何兩點(diǎn)的相對(duì)位置都是不變的。也就是說(shuō)，在振動(dòng)、靜力矩或溫度變化的情況下，任何實(shí)體的尺寸和形狀都是不變的。如果所有的元件都穩(wěn)固地連接成一個(gè)理想的剛性體，不同元件之間沒(méi)有相對(duì)位移，系統(tǒng)的性能也會(huì)很穩(wěn)固。

理想的剛性體是不存在的?，F(xiàn)實(shí)中的系統(tǒng)只能近似的認(rèn)為是剛性的，因此，其穩(wěn)定性就要受到多方面因素的影響。例如外界的振源，系統(tǒng)的重量，光學(xué)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)等等。

為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們可以從以下的幾個(gè)方面來(lái)著手。

1．將系統(tǒng)與振源隔離。

外界的振源來(lái)源很多，比如地面的自振，各種聲音等等。但是影響*大的是各種低頻的振源，主要集中在10～100Hz頻率內(nèi)。將系統(tǒng)與這些振源隔離可以有效的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。采用大阻尼的空氣彈簧支撐方式可以較好的將系統(tǒng)與振源隔離。

2．控制振動(dòng)的作用。

 將系統(tǒng)組裝成動(dòng)態(tài)的剛性結(jié)構(gòu)可以保證系統(tǒng)內(nèi)部的相對(duì)穩(wěn)定性，且可以降低在外界的影響下產(chǎn)生共振的幾率，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性

3．控制靜力矩的作用。

光學(xué)平臺(tái)的硬重比對(duì)于其共振頻率有著重要的影響。較高的硬重比可以提高平臺(tái)的共振頻率，從而降低其在外界影響下的振動(dòng)。而且在外力作用下，具有較高硬重比的平臺(tái)可以在*小的重量下產(chǎn)生*小的變形，增加系統(tǒng)內(nèi)部的剛性。內(nèi)部采用蜂窩狀支撐結(jié)構(gòu)的光學(xué)平臺(tái)可以充分的提高硬重比，達(dá)到提高系統(tǒng)性能的目的。

4．控制溫度變化。

隨著時(shí)間的延續(xù)，不規(guī)則溫度變化會(huì)造成漸漸的結(jié)構(gòu)彎曲。減小溫度效應(yīng)的關(guān)鍵在于控制環(huán)境減少溫度變化。例如，避免在平臺(tái)下放置散熱設(shè)備，隔絕熱源設(shè)備和硬件，如光源、火焰等。

5．盡可能將臺(tái)面設(shè)計(jì)成對(duì)溫度不敏感的。

良好的熱傳導(dǎo)性可起到作用，然而，在極端特殊的應(yīng)用中，選用不隨溫度變化而改變外形尺寸的特殊材料是必要的。例如超不脹鋼，具有極小的熱膨脹系數(shù)。一米長(zhǎng)的超不脹鋼在溫度變化1K時(shí)膨脹長(zhǎng)度約0.2微米。我們提供的光學(xué)平臺(tái)采用表面鐵磁不銹鋼，芯部蜂窩結(jié)構(gòu)支撐的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)，不但充分的發(fā)揮了鐵磁不銹鋼材料剛性好，溫度膨脹系數(shù)小，耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，而且提高了平臺(tái)的硬重比，增加了剛性，降低了變形量，提高了抗靜力矩能力。而且鐵磁不銹鋼耐腐蝕，能吸附磁性底座，可以方便的搭建各種光學(xué)系統(tǒng)。適用于承載較大，對(duì)抗振性要求較高的系統(tǒng)。

我們提供的光學(xué)平板采用優(yōu)質(zhì)鋁材制造。與鋼材相比，鋁材硬重比大，有一定的抗振性，溫度傳導(dǎo)性好，不良環(huán)境中溫度形變小，陽(yáng)極氧化后美觀，耐磨，但是鋁材的剛性較差，無(wú)法承載較大的重量。因此一般用于承載較小的系統(tǒng)種。而且不宜懸空支撐。