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纳米标准样板的测量与溯源方法研究

雷李华  
【摘要】:针对先进制造业中有关微/细加工和超精密加工中对微纳米尺寸测量和溯源的需求,本文围绕纳米标准样板的测量环境、测量系统、测量方法以及纳米尺寸测量系统的溯源性等一系列内容展开研究,使得纳米尺寸测量系统可以对纳米标准样板进行高精度和大范围的测量。研究工作的主要内容包括以下几个方面: (1)研究了纳米测量系统的主要组成并基于纳米测量机(NMM)开发了一套白光干涉测头,实现了视场式扫描测量方式并将测量系统的测量范围拓展为NMM的阈值5mm。通过高台阶标准样板的标定实验,测量结果说明了搭建的白光干涉测头能有效提升NMM的检测能力。 (2)通过基于NMM集成的多种传感器定位测头,实现了对纵向、横向纳米尺寸标准样板的精确测量。提出了线间隔标准样板正交角度的提取方法并通过对线间隔标准样板的测量实验证明了此方法的有效性。 (3)针对上下表面反射率不一致的台阶结构,研究了光学测量方法的局限性,并通过工艺的改进消除光学方法在此类结构测量中的影响,获得准确的结果。通过实验说明了白光干涉测量方法对比于激光聚焦式测量方法更适合于此类标准样板的测量。 (4)纳米测量系统的溯源性分析。研究与探讨了纳米测量系统的环境因素及测量环境的设计。依据国际典型的量值溯源体系对NMM的激光干涉仪完成了拍频实验,并通过实验室比对实验研究了纳米测量系统整体测量性能与溯源性。


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