光學平臺應用技術

隨著先進的設備和工(gong)藝的發展，使納米(mi)量(liang)(liang)級的測(ce)量(liang)(liang)成為可能。例如，變相光學干(gan)涉(she)儀測(ce)量(liang)(liang)物體(ti)的表面粗糙度，目前可以(yi)達到(dao)1納米的分(fen)辨率。在半導體領域，已生產出線寬在亞微米量級的集成電(dian)路(lu)，提(ti)出測量準確(que)率小于50納米的精度要求。

這樣的應(ying)用(yong)對(dui)系統(tong)中(zhong)不同(tong)元件相關配合(he)精度(du)和穩定性提出了極高的要求。
例(li)如，用顯(xian)微鏡對(dui)圖像(xiang)(xiang)進行高度放大的(de)(de)成(cheng)像(xiang)(xiang)系(xi)(xi)統(tong)(tong)，顯(xian)微鏡和照(zhao)像(xiang)(xiang)物鏡共(gong)同決定了(le)相(xiang)紙上(shang)每點的(de)(de)圖像(xiang)(xiang)。如果(guo)，在曝光過程(cheng)中光學系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)每一部分（照(zhao)明系(xi)(xi)統(tong)(tong)、樣(yang)品、顯(xian)微鏡光學系(xi)(xi)統(tong)(tong)、成(cheng)像(xiang)(xiang)光學系(xi)(xi)統(tong)(tong)和相(xiang)紙平面）都精確地(di)一同移動，不存(cun)在相(xiang)對(dui)位移，成(cheng)像(xiang)(xiang)也會很清晰。如果(guo)樣(yang)品相(xiang)對(dui)物鏡產(chan)生了(le)運動，則像(xiang)(xiang)就會模(mo)糊。在光學干涉測量(liang)、全息及運用相(xiang)似的(de)(de)規律時，控(kong)制相(xiang)對(dui)運動都是很重(zhong)要的(de)(de)。

在一(yi)(yi)個理想(xiang)的(de)(de)剛性體內部(bu)（只在理論上(shang)存(cun)在），任(ren)何(he)兩點的(de)(de)相對位置都(dou)是(shi)不變(bian)(bian)的(de)(de)。也就(jiu)是(shi)說，在振動、靜(jing)力矩或溫(wen)度(du)變(bian)(bian)化的(de)(de)情況下，任(ren)何(he)實體的(de)(de)尺(chi)寸和形狀都(dou)是(shi)不變(bian)(bian)的(de)(de)。如果所有(you)的(de)(de)元(yuan)件(jian)都(dou)穩固地連接(jie)成一(yi)(yi)個理想(xiang)的(de)(de)剛性體，不同(tong)元(yuan)件(jian)之間沒有(you)相對位移(yi)，系統的(de)(de)性能(neng)也會很(hen)穩固。

理(li)想的(de)剛(gang)(gang)性(xing)體(ti)是不存在的(de)。現實中的(de)系統(tong)只能(neng)近似的(de)認為(wei)是剛(gang)(gang)性(xing)的(de)，因此(ci)，其穩定(ding)性(xing)就要受到多(duo)方面因素的(de)影響。例如外界的(de)振源，系統(tong)的(de)重量，光學平臺的(de)結構(gou)等等。

為(wei)了(le)提高系統的穩定性，我們可以從(cong)以下的幾個方面來(lai)著(zhu)手。
1．將系統與振源隔離(li)。
    外界的振(zhen)(zhen)源來源很多，比(bi)如地面的自振(zhen)(zhen)，各種聲音等等。但(dan)是影響最大的是各種低頻的振(zhen)(zhen)源，主(zhu)要集中在10～100Hz頻率(lv)內。將(jiang)系(xi)統(tong)與(yu)這些(xie)振(zhen)(zhen)源隔離(li)可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)的提高(gao)系(xi)統(tong)的穩定性。采用大阻尼(ni)的空(kong)氣彈簧(huang)支撐方(fang)式(shi)可(ke)以(yi)較(jiao)好的將(jiang)系(xi)統(tong)與(yu)振(zhen)(zhen)源隔離(li)。
2．控(kong)制振動的作(zuo)用(yong)。
    將(jiang)系統組裝成動態(tai)的剛性結構可(ke)以保證(zheng)系統內(nei)部的相(xiang)對(dui)穩定性，且可(ke)以降(jiang)低在外界的影響下產生共振的幾率，提高(gao)系統的穩定性
3．控(kong)制靜力矩的作(zuo)用。
    光學平(ping)(ping)臺(tai)的(de)(de)(de)硬(ying)重比(bi)對于其共振頻率有著(zhu)重要的(de)(de)(de)影響。較高(gao)的(de)(de)(de)硬(ying)重比(bi)可以(yi)提(ti)(ti)高(gao)平(ping)(ping)臺(tai)的(de)(de)(de)共振頻率，從而(er)降低其在(zai)外界(jie)影響下的(de)(de)(de)振動。而(er)且(qie)在(zai)外力作(zuo)用下，具有較高(gao)硬(ying)重比(bi)的(de)(de)(de)平(ping)(ping)臺(tai)可以(yi)在(zai)最小的(de)(de)(de)重量下產生最小的(de)(de)(de)變形，增加系統(tong)內部的(de)(de)(de)剛性。內部采用蜂窩狀支撐(cheng)結(jie)構的(de)(de)(de)光學平(ping)(ping)臺(tai)可以(yi)充(chong)分(fen)的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)硬(ying)重比(bi)，達到提(ti)(ti)高(gao)系統(tong)性能的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。
4．控(kong)制溫(wen)度變(bian)化。
    隨著時間的延續，不(bu)規則溫度變(bian)化(hua)會造(zao)成漸(jian)漸(jian)的結構彎曲。減小溫度效(xiao)應的關鍵在于控制環境減少溫度變(bian)化(hua)。例如，避免在平臺下放置散(san)熱設(she)備(bei)，隔絕(jue)熱源設(she)備(bei)和(he)硬(ying)件，如光(guang)源、火焰等。
5．盡可能將臺面設計成對溫度不敏(min)感的(de)。
    良好的(de)熱傳導性(xing)可起到作用(yong)，然而(er)，在極端特(te)殊的(de)應用(yong)中，選用(yong)不(bu)隨溫度(du)(du)變化(hua)而(er)改變外形尺寸的(de)特(te)殊材料是必要的(de)。例如超不(bu)脹鋼(gang)，具有極小的(de)熱膨(peng)脹系數。一米長的(de)超不(bu)脹鋼(gang)在溫度(du)(du)變化(hua)1K時膨(peng)脹(zhang)長度約0.2微米。我(wo)們提(ti)供的(de)(de)光學(xue)平臺(tai)采用表面鐵(tie)(tie)磁不銹鋼，芯(xin)部(bu)蜂窩結(jie)(jie)構支撐的(de)(de)結(jie)(jie)構。這種結(jie)(jie)構，不但充分(fen)的(de)(de)發揮(hui)了(le)鐵(tie)(tie)磁不銹鋼材料剛(gang)性好，溫度(du)膨脹系(xi)數(shu)小，耐(nai)腐(fu)蝕的(de)(de)優點，而且提(ti)高了(le)平臺(tai)的(de)(de)硬(ying)重比(bi)，增加了(le)剛(gang)性，降低了(le)變形量，提(ti)高了(le)抗(kang)靜力矩(ju)能(neng)力。而且鐵(tie)(tie)磁不銹鋼耐(nai)腐(fu)蝕，能(neng)吸附磁性底(di)座(zuo)，可以方便的(de)(de)搭建各種光學(xue)系(xi)統(tong)。適用于承載(zai)較大(da)，對抗(kang)振性要求較高的(de)(de)系(xi)統(tong)。
    我們提供(gong)的(de)(de)光(guang)學(xue)平(ping)板采用(yong)優質鋁(lv)(lv)材(cai)制(zhi)造。與鋼材(cai)相比，鋁(lv)(lv)材(cai)硬重(zhong)(zhong)比大(da)，有一(yi)定的(de)(de)抗振性(xing)，溫度傳導性(xing)好，不良環境(jing)中(zhong)溫度形變小，陽(yang)極氧化后美觀，耐磨(mo)，但(dan)是鋁(lv)(lv)材(cai)的(de)(de)剛(gang)性(xing)較(jiao)差，無法(fa)承載較(jiao)大(da)的(de)(de)重(zhong)(zhong)量(liang)。因此一(yi)般(ban)用(yong)于承載較(jiao)小的(de)(de)系統(tong)種(zhong)。而且(qie)不宜懸空支撐。

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