龍巖高精度光譜共焦

光譜共焦位移傳感器是基于共焦原理采用復(fù)色光為光源的傳感器，其測(cè)扯精度能夠達(dá)到nm量級(jí)，可用于表面呈漫反射或鏡反射的物體的測(cè)匱。此外，光譜共焦位移傳感器還可以對(duì)透明物體進(jìn)行單向厚度測(cè)量。由于其在測(cè)量位 移方面具有高精度的特性，對(duì)千單層和多層透明物體，除準(zhǔn)確測(cè)量該物體的位移之外，還可以單方向測(cè)量其厚度。本文將光譜共焦位移傳感器應(yīng)用于位移測(cè)量中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證光譜共焦測(cè)量系統(tǒng)能夠滿足高精度的位移測(cè)蜇要求，對(duì)今后將整個(gè) 小型化、產(chǎn)品化有著重要的意義。光譜共焦厚度檢測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)厚度的非接觸式測(cè)量。龍巖高精度光譜共焦

光譜共焦測(cè)量原理通過(guò)使用多透鏡光學(xué)系統(tǒng)將多色白光聚焦到目標(biāo)表面來(lái)工作。透鏡的排列方式是通過(guò)控制色差（像差）將白光分散成單色光。工廠校準(zhǔn)為每個(gè)波長(zhǎng)分配了一定的偏差（特定距離）。只有精確聚焦在目標(biāo)表面或材料上的波長(zhǎng)才能用于測(cè)量。從目標(biāo)表面反射的這種光通過(guò)共焦孔徑到達(dá)光譜儀，該光譜儀檢測(cè)并處理光譜變化。漫反射表面和鏡面反射表面都可以使用共焦彩色原理進(jìn)行測(cè)量。共焦測(cè)量提供納米分辨率并且?guī)缀?span>與目標(biāo)材料分開(kāi)運(yùn)行。在傳感器的測(cè)量范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)非常小的、恒定的光斑尺寸。微型徑向和軸向共焦版本可用于測(cè)量鉆孔或鉆孔的內(nèi)表面，以及測(cè)量窄孔、小間隙和空腔。非接觸式光譜共焦推薦光譜共焦位移傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的變形過(guò)程進(jìn)行精確測(cè)量，對(duì)于研究材料的變形行為具有重要意義。

光譜共焦技術(shù)是在共焦顯微術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，其無(wú)需軸向掃描，直接由波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)軸向距離信息，從而大幅提高測(cè)量速度。而基于光譜共焦技術(shù)的傳感器是近年來(lái)出現(xiàn)的一種高精度、非接觸式的新型傳感器，精度理論上可達(dá) nm 量級(jí)。由于光譜共焦傳感器對(duì)被測(cè)表面狀況要求低，允許被測(cè)表面有更大的傾斜角，測(cè)量速度快，實(shí)時(shí)性高，迅速成為工業(yè)測(cè)量的熱門(mén)傳感器，大量應(yīng)用于精密定位、薄膜厚度測(cè)量、微觀輪廓精密測(cè)量等領(lǐng)域。本文在論述光譜共焦技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，列舉了光譜共焦傳感器在幾何量計(jì)量測(cè)試中的典型應(yīng)用，探討共焦技術(shù)在未來(lái)精密測(cè)量的進(jìn)一步應(yīng)用，展望其發(fā)展前景。

采用對(duì)比測(cè)試方法，首先對(duì)基于白光共焦光譜技術(shù)的靶丸外表面輪廓測(cè)量精度進(jìn)行了考核，圖5(a)是靶丸外表面輪廓的原子力顯微鏡輪廓儀和白光共焦光譜輪廓儀的測(cè)量曲線。為了便于比較，將原子力顯微鏡輪廓儀的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了偏移。從圖中可以看出，二者的低階輪廓整體相似，局部的輪廓信息存在一定的偏差，原因在于二者在靶丸赤道附近的精確測(cè)量圓周輪廓結(jié)果不一致;此外，白光共焦光譜的信噪比較原子力低，這表明白光共焦光譜適用于靶丸表面低階的輪廓誤差的測(cè)量。圖5(b)是靶丸外表面輪廓原子力顯微鏡輪廓儀測(cè)量數(shù)據(jù)和白光共焦光譜輪廓儀測(cè)量數(shù)據(jù)的功率譜曲線，從圖中可以看出，在模數(shù)低于100的功率譜范圍內(nèi)，兩種方法的測(cè)量結(jié)果一致性較好，當(dāng)模數(shù)大于100時(shí)，白光共焦光譜的測(cè)量數(shù)據(jù)大于原子力顯微鏡的測(cè)量數(shù)據(jù)，這也反應(yīng)了白光共焦光譜儀在高頻段測(cè)量數(shù)據(jù)信噪比相對(duì)較差的特點(diǎn)。由于光譜傳感器Z向分辨率比原子力低一個(gè)量級(jí)，同時(shí)，受環(huán)境振動(dòng)、光譜儀采樣率及樣品表面散射光等因素的影響，共焦光譜檢測(cè)數(shù)據(jù)高頻隨機(jī)噪聲可達(dá)100nm左右。光譜共焦技術(shù)可以在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。

由于每一個(gè)波長(zhǎng)都可以固定一個(gè)距離值，因此，通過(guò)將光譜山線峰值波長(zhǎng)確定下來(lái)，就可以將精確的距離值推算出來(lái)。假設(shè)傳感器與物體表面存在相對(duì)移動(dòng)，此時(shí)物體表面的中心點(diǎn)恰好處在單色光（A1）的像點(diǎn)處，可以作出光譜儀探測(cè)到的光譜曲線。通過(guò)測(cè)量得到不同的波長(zhǎng)值，可以將物體表面不同點(diǎn)之間的相對(duì)位移值計(jì)算出來(lái)。如果配上精細(xì)的掃描機(jī)構(gòu)，就可以對(duì)整體的二維表面輪廓及形貌進(jìn)行精確的測(cè)量。相比其他傳統(tǒng)的位移傳感器，光譜共焦傳感器憑借獨(dú)特的測(cè)量原理，具有測(cè)量效率高、精度高、體積小、非接觸等特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域都得到了大量的應(yīng)用。線性色散設(shè)計(jì)的光譜共焦測(cè)量技術(shù)是一種新型的測(cè)量方法。漳州推薦光譜共焦

基于白光LED的光譜共焦位移傳感器是一種新型的傳感器。龍巖高精度光譜共焦

硅片柵線的厚度測(cè)量方法我們還用創(chuàng)視智能TS-C系列光譜共焦傳感器和CCS控制器，TS-C系列光譜共焦位移傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)0.025 μm的重復(fù)精度，±0.02% of F.S.的線性精度，10kHz的測(cè)量速度，以及±60°的測(cè)量角度，能夠適應(yīng)鏡面、透明、半透明、膜層、金屬粗糙面、多層玻璃等材料表面，支持485、USB、以太網(wǎng)、模擬量的數(shù)據(jù)傳輸接口。。我們主要測(cè)量太陽(yáng)能光伏板硅片刪線的厚度，所以我們這次用單探頭在二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上進(jìn)行掃描測(cè)量。柵線測(cè)量方法：首先我們將需要掃描測(cè)量的硅片選擇三個(gè)區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記如圖1，用光譜共焦C1200單探頭單側(cè)測(cè)量，柵線厚度是柵線高度-基底的高度差。二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)掃描測(cè)量（由于柵線不是一個(gè)平整面，自身有一定的曲率，對(duì)測(cè)量區(qū)域的選擇隨機(jī)性影響較大）龍巖高精度光譜共焦