電子產(chǎn)業(yè)高集成度和高性能發(fā)展,要求部件表面具有納米級精度,因此對超精表面檢測技術(shù)以及裝置的研究,在保證超精表面的加工質(zhì)量方面具有重要意義。本文提出了基于激光外差干涉相位檢測的掃描探針超精表面檢測系統(tǒng),來實(shí)現(xiàn)檢測系統(tǒng)的橫向和縱向級分辨率,并對掃描探針振動位移進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。論文概述了國內(nèi)外的表面檢測方法以及探針振動信號的測量方法,并對各種方法進(jìn)行對比分析,最終提出本文研究的掃描探針外差干涉位移檢測系統(tǒng)。敘述了檢測系統(tǒng)的總體方案和各子系統(tǒng)的框架。測量系統(tǒng)是由微探針模塊、光學(xué)測量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和樣品掃描模塊四個部分組成。微探針掃描樣品的表面形貌變化,原理是微探針跟樣品之間存在原子力,會使微懸臂發(fā)生偏轉(zhuǎn),掃描過程中利用壓電陶瓷驅(qū)動微懸臂在共振頻率附近振動,采用雙頻激光外差干涉,光電探測器接受到光信號,并用數(shù)字差動鑒相信號獲取相位差,測量微懸臂振幅。在樣品掃描測量過程中,首先保證樣品處于成像工作點(diǎn)位置不變,然后樣品起伏變化引起掃描探針振幅變化,雙頻干涉系統(tǒng)測量探針振幅變化進(jìn)而獲取表征樣品輪廓信息。對探針振動信號進(jìn)行分析,得到的基頻可以用來表征探針的位移變化,二倍頻的產(chǎn)生可以作為探針樣品接觸的依...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 掃描探針技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.1.1 觸針式表面檢測方法
        1.1.2 光學(xué)式表面檢測方法
        1.1.3 掃描隧道顯微鏡
        1.1.4 原子力顯微鏡
        1.1.5 掃描探針顯微鏡
    1.2 探針振動信號的檢測方法
        1.2.1 光學(xué)杠桿法
        1.2.2 光學(xué)干涉法
    1.3 雙頻外差干涉檢測方法
        1.3.1 橫向塞曼激光器
        1.3.2 雙頻激光外差干涉方法
        1.3.3 激光外差干涉檢測技術(shù)
    1.4 本文研究的目標(biāo)和內(nèi)容
第2章 掃描探針激光外差干涉振動位移檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    2.1 探針檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    2.2 微探針信號探測的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        2.2.1 光探針檢測原理
        2.2.2 光路計(jì)算
        2.2.3 相位測量原理
        2.2.4 針孔以及顯微物鏡的選取
    2.3 微探針掃描系統(tǒng)的成像模式
    2.4 本章小結(jié)
第3章 微探針振動位移的數(shù)值模擬
    3.1 探針-樣品模型的建立
    3.2 探針振動的有限元分析方法
    3.3 微探針振動懸臂梁的模態(tài)分析
    3.4 微探針振動位移的數(shù)值計(jì)算
    3.5 微探針振動位移的規(guī)律研究
        3.5.1 針尖半徑大小對諧波振幅影響的探究
        3.5.2 楊氏模量對諧波振幅影響的探究
        3.5.3 驅(qū)動力對諧波振幅影響的探究
    3.6 本章小結(jié)
第4章 探針振動位移檢測系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)探究
    4.1 光路的調(diào)整
        4.1.1 激光預(yù)熱、穩(wěn)頻
        4.1.2 測量光路調(diào)整
        4.1.3 微探針調(diào)整
    4.2 壓電陶瓷偏置量的優(yōu)化探究
    4.3 微探針的振動實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 微探針振動特性研究
        4.3.2 微探針振動數(shù)據(jù)采樣
    4.4 微探針振動位移的實(shí)驗(yàn)研究
    4.5 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 研究工作總結(jié)
    5.2 對后續(xù)工作的展望
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3767829