【基于激光干涉传感的台阶仪系统设计开题报告2200字】

基于激光干涉传感的台阶仪系统设计开题报告1．文献综述目前市场占比最大的是DektakXT，我国各大高校实验室以及研究室基本是使用该型号产品。国内有产地为广东的Alpha-StepD-50探针式轮廓仪能够测量从几纳米到1200微米的2D台阶高度。D-500还可以在研发和生产环境中支持粗糙度、翘曲度和应力的2D测量。D-500包括一个手动140毫米平台和先进的光学系统以及加强视频控制。国外有来自美国的Rtec-台阶仪，大压电探针扫描XY:达到110x110um，具有光学形貌上超高的横向分辨率，附有5百万自动分辨率的CCD相机，空间下样可调至0.05um，是表面特征以及形貌的测量的理想配置。布鲁克公司的新型DektakXTL探针式轮廓仪系统可容纳多大350mm*350mm的样品，将Dektak有意的可重复性和再现性应用于大尺寸晶片及面板制造业。德国布鲁克DektakXT台阶仪（探针式表面轮廓仪）可以提供更高的重复性和分辨率，测量重复性可以达到5A。不论应用于研发还是产品测量，通过在研究工作中的广泛使用，DektakXT能够做到功能更强大，操作更简易，检测过程和数据采集更完善。目前我国国内自研发的可商业化的台阶仪种类和数量屈指可数，而且由于日益增长的精度要求，以及可进口的便利性，导致我国国内研发水平相较于国外的研发水平还有一段大的距离。一方面，还不能满足新的发展趋势的要求，需要研发新的满足要求的台阶仪。另一方面，如果技术不能自研发，在半导体制造领域里，总会受到各方的限制，从而对半导体制造行业造成不利的影响。2．研究内容本文研究的便是基于激光干涉的龙门式台阶仪设计，包括光学传感器结构设计以及机械系统结构设计。其中为了提高测量精度，龙门式台阶仪的工作台、工作底座采用花岗岩材质，利用聚四氟乙烯作为胶合剂，胶合工作台与仪器底座。并将传统的导轨传动转变为更柔性的皮带传动，从而在提高精度的同时达到减震，耐磨的效果。交流伺服电机与滚珠丝杠进行组成驱动结构，驱动传感器竖直方向稳定运动。基于迈克尔逊干涉原理设计光学传感器的结构，通过迈克尔逊干涉原理，得出干涉条纹变化次数与触针垂直方向运动距离的关系，并基于此设计所需要的干涉模块、偏振模块。光学传感器中，角锥棱镜与触针形成杠杆式结构。在满足精度要求的前提下，对重要零件进行了选型。3．技术路线方案与可行性分析总体目标：设计一个满足精度要求（其垂直测量范围可达±3mm，垂直分辨率可达0.01µm）的基于激光干涉传感的台阶仪系统。设计目标：设计该系统的光学机械系统。即机械系统及光学传感器部分的设计。对于光学传感器部分的设计，基于迈克尔逊干涉原理，首先，经计算，设计符合要求的干涉模块，偏振模块，通过使用这两个模块来完成光学传感器的部分设计。其中，偏振模块中，有使用到胶合件，以达到结构紧凑的目的，胶合件是用PBS与四分之一波长的玻片进行胶合。然后，让角锥棱镜与触针形成杠杆结构，达到接触式触针测量的目的。最后，将这两部分组成最终的光学传感器。机械系统设计方面，采用龙门立柱式结构，使用柔性的皮带传动工作台，使用花岗岩的材质，并通过聚四氟乙烯胶合工作台与仪器底座，从而达到精度更高的要求，龙门式而非传统立柱式的设计使测量范围更加的广泛。4．设计（论文）提纲1绪论1.1课题研究背景1.2国内外概况1.3本文主要研究工作2台阶仪的整体结构和性能指标2.1台阶仪工作原理和整体结构2.2台阶仪性能指标3传感器光学部分设计3.1传感器光学部分原理3.2传感器光学部分结构设计3.3本章小结4机械系统设计4.1传感器支撑结构设计4.2台阶仪的机械结构设计4.3滚珠丝杠的选型4.4本章小结5总结参考文献5．实施计划2022.6.5——2022.6.30：查阅文献资料，选择研究方向，确定论文题目2022.7.1——2022.7.15：完成选题表、任务书和开题报告；2022.7.16——2022.7.31：检索回顾相关文献资料，收集相关资料和案例，完成论文初稿；2022.8.1——2022.8.27：在导师的指导下完成论文的修改，并最终定稿。6．主要参考文献资料[1]孙艳玲.基于垂直位移扫描的表面轮廓综合测量仪[D].湖北:华中科技大学,2006.[2]袁会敬,宋忠华,秦旭磊.微压力接触式台阶仪测量误差校正技术研究[J].长春理工大学学报（自然科学版）,2012,35(4):53-55.[3]袁会敬.微压力接触式台阶仪的结构设计与实验研究[J].机电产品开发与创新,2012,25(5):74-76.[4]朱小平,王蔚晨,杜华等.提升探针式台阶仪计量性能的研究与应用[J].计量技术,2007,(3):39-41.[5]韩志国,李锁印,赵革艳等.接触式台阶测量仪常见故障的调修[J].电子工业专用设备,2015,44(11):43-46.[6]肖虹.激光干涉式大量程表面轮廓仪的研制[D].湖北:华中科技大学,2004.[7]常素萍.基于白光干涉轮廓尺寸与形貌非接触测量方法和系统[D].湖北:华中科技大学,2007.[8]杨旭东.大量程轮廓综合测量系统研究[D].湖北:华中科技大学,2007.[9]冯胜东.大量程触针式仪器测力控制系统研究[D].湖北:华中科技大学,2015.[10]李千.大范围白光干涉光学轮廓仪结构设计[D].湖北:华中科技大学,2015.[11]郑毅.垂直扫描白光干涉表面形貌测量软件系统研究[D].湖北:华中科技大学,2015.[12]虢磊.触针式轮廓仪传感器静态及动态特性检定系统研制[D].湖北:华中科技大学,2014.[13]曾春阳.触针轮廓仪传感器校准及误差补偿[D].湖北:华中科技大学,2017.[14]陈盛.触针扫描式螺纹测量仪中的关键技术研究[D].江苏:南京航空航天大学,2015.[15]道银，谈恒英.工程光学[M].北京：机械科学出版社，2006.[16]董申.面粗糙度的光学测量方法.航空计测技术,2000,20(2):28~32[17]何永辉,将剑峰,赵万生.基于扫描白光干涉法的表面三维轮廓仪[J].光学技术,2001,2:150-155[18]刘晓军,宋浩.基于偏振相移的干涉条纹细分原理[J].华中科技大学学报.2008:4-6[19]李荣彬，张志辉，李建广.超精密加工的三维表面形貌预测.中国机械工程，2000(08)：11~14[20]浦昭邦，杨春兰，赵辉.几何光探针法在表面形貌测量中的应用.计量技术，2001(01)：20~23