隨著(zhù)先進(jìn)的設備和工藝的發(fā)展,使納米量級的測量成為可能。例如,變相光學(xué)干涉儀測量物體的表面粗糙度,目前可以達到1納米的分辨率。在半導體領(lǐng)域,已生產(chǎn)出線(xiàn)寬在亞微米量級的集成電路,提出測量準確率小于50納米的精度要求。
這樣的應用對系統中不同元件相關(guān)配合精度和穩定性提出了高的要求。
例如,用顯微鏡對圖像進(jìn)行高度放大的成像系統,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)系統的每一部分(照明系統、樣品、顯微鏡光學(xué)系統、成像光學(xué)系統和相紙平面)都地一同移動(dòng),不存在相對位移,成像也會(huì )很清晰。如果樣品相對物鏡產(chǎn)生了運動(dòng),則像就會(huì )模糊。在光學(xué)干涉測量、全息及運用相似的規律時(shí),控制相對運動(dòng)都是很重要的。
在一個(gè)理想的剛性體內部(只在理論上存在),任何兩點(diǎn)的相對位置都是不變的。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)有相對位移,系統的性能也會(huì )很穩固。
理想的剛性體是不存在的?,F實(shí)中的系統只能近似的認為是剛性的,因此,其穩定性就要受到多方面因素的影響。例如外界的振源,系統的重量,光學(xué)平臺的結構等等。
為了提高系統的穩定性,我們可以從以下的幾個(gè)方面來(lái)著(zhù)手。
1、將系統與振源隔離。
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。將系統與這些振源隔離可以有效的提高系統的穩定性。采用大阻尼的空氣彈簧支撐方式可以較好的將系統與振源隔離。
2、控制振動(dòng)的作用。
將系統組裝成動(dòng)態(tài)的剛性結構可以保證系統內部的相對穩定性,且可以降低在外界的影響下產(chǎn)生共振的幾率,提高系統的穩定性
3、控制靜力矩的作用。
光學(xué)平臺的硬重比對于其共振頻率有著(zhù)重要的影響。較高的硬重比可以提高平臺的共振頻率,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可以在 小的重量下產(chǎn)生 小的變形,增加系統內部的剛性。內部采用蜂窩狀支撐結構的光學(xué)平臺可以充分的提高硬重比,達到提高系統性能的目的。
4、控制溫度變化。
隨著(zhù)時(shí)間的延續,不規則溫度變化會(huì )造成漸漸的結構彎曲。減小溫度效應的關(guān)鍵在于控制環(huán)境減少溫度變化。例如,避免在平臺下放置散熱設備,隔絕熱源設備和硬件,如光源、火焰等。
盡可能將臺面設計成對溫度不敏感的。
良好的熱傳導性可起到作用,然而,在端特殊的應用中,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,具有小的熱膨脹系數。一米長(cháng)的超不脹鋼在溫度變化1K時(shí)膨脹長(cháng)度約0.2微米。

卓立漢光的光學(xué)平臺采用表面鐵磁不銹鋼,芯部蜂窩結構支撐的結構。這種結構,不但充分的發(fā)揮了鐵磁不銹鋼材料剛性好,溫度膨脹系數小,耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn),而且提高了平臺的硬重比,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。適用于承載較大,對抗振性要求較高的系統。
我公司的光學(xué)平板采用鋁材制造。與鋼材相比,鋁材硬重比大,有一定的抗振性,溫度傳導性好,不良環(huán)境中溫度形變小,陽(yáng)氧化后美觀(guān),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種。而且不宜懸空支撐。