1 清华大学摩擦学国家重点实验室, 北京 100084
2 清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
在线检测硬盘磁头飞行高度(FH)是高密度磁存储技术商品化的重要环节。提出了一种对称共路双频外差干涉测量硬盘磁头飞行高度的方法,用于在线检测磁头飞行高度瞬态调制变化。采用横向塞曼激光器作为外差光源,结合高速相位测量技术,可实现对磁头飞行高度高分辨率(0.1 nm),高采样频率(100 kHz)直接在线溯源测量。通过对称布局的两路差动干涉仪结构,系统能自适应补偿环境振动等扰动引入的随机误差以及盘片复杂运动引入的阿贝误差,还可兼容透射式玻璃盘片模拟条件下的硬盘磁头飞行高度的测量。结果表明,当盘片的偏摆在1.2 μm时,系统可清晰描述小于10 nm的飞行高度调制现象。
测量 外差干涉 磁头飞行高度调制 共光路 相位测量 误差补偿
1 清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术与仪器国家重点实验室, 北京 100084
2 中国计量科学研究院,北京 100013
台阶高度是微电子产品的一个重要性能参数。基于双频激光干涉共焦显微系统(DICM)提出了一种微电子掩膜板台阶高度测量的扫描方法,在共焦显微扫描样品表面,当光强达到最大值时,将采样外差干涉的相位作为精确对准的判据。该扫描方法集中融合了外差干涉测量和共焦显微测量的优点,同时实现了高分辨率与较大量程的测量,该系统测量台阶高度的范围取决于Z向位移扫描仪PI-Foc的扫描范围,可达数十甚至近百微米。实验结果表明该系统在普通恒温的实验条件下1 h内的漂移不超过5 nm,该系统已经用于20 μm高台阶的测量,对准分辨率为0.1 nm,实验结果与台阶高度实际值有很好的一致性。
测量与计量 共焦显微术 外差干涉 相位测量 台阶
1 清华大学精密仪器与机械学系精密测量技术与仪器国家重点实验室,北京,100084
2 日本国家产业技术综合研究所计量研究部门,茨城县筑波305-8563
提出了一种基于圆盘旋转光栅调制的傅里叶变换光谱仪(FTS)，光栅同时实现了分束和外差调制的功能。分析了三种实现分光的方案，通过对三个波长分别为670 nm，633 nm和532 nm的激光进行了频谱测量实验，结果表明该光谱仪具有良好的稳定性和抗干扰能力，经调制后测量灵敏度倍增20倍，尤其适用于微弱信号测量和近红外领域。
光电子学 傅里叶变换光谱仪 旋转光栅 外差调制
1 清华大学精密仪器与机械学系精密测量技术与仪器国家重点实验室,北京,100084
2 中国计量科学研究院,北京,100013
提出了一种以低频差横向塞曼双频激光器作光源的外差干涉共焦显微测量系统，该系统通过共焦显微的光强测量进行粗定位，其轴向台阶高度测量范围在5 μm以上。同时采用相位测量技术，实现了对半波长的3600细分，从而使测量分辨率达到0.1 nm。由此同时满足了高测量精度和较大测量范围的要求。实验结果表明系统在没有恒温的普通实验室条件下1 h内的漂移不超过15 nm，与差动纳米双频干涉仪的比对结果线性系数在0.9999以上，非线性误差约10 nm。
测绘仪器 相位测量 外差干涉 共焦显微术
1 清华大学精密仪器与机械学系,精密测量技术与仪器国家重点实验室,北京,100084
2 清华大学应用物理系,北京,100084
基于表面等离子体共振(SPR)的纳米定位装置可以实现纳米级的定位分辨率和重复性.通过设计特殊四面体棱镜,使四面体棱镜第一个反射面的入射角等于SPR的共振角,在该反射面上镀上金属膜,后面放置光纤探头构成SPR定位指零装置,实现了纳米定位装置和干涉仪系统的集成.干涉仪测量前利用SPR纳米定位系统确定一个零位,当发生漂移时回到定位零点进行读数校正,就可以减少干涉仪的漂移误差.建立了集成纳米定位装置的干涉仪系统.实验表明,干涉仪的测量不确定度从70 nm减小到10 nm,提高了系统的测量精度和稳定性.
纳米定位 表面等离子体共振 特殊四面体棱镜
用横向塞曼激光作光源构成的Dammann光栅多普勒干涉仪有利于降低热膨胀影响,测量过程中干涉臂长不变、便于克服折射率漂移,具有0.7 nm分辨率。分析了光栅退偏效应的影响,与差动双频激光干涉仪进行了比对。实验结果表明,光栅间距光学8细分等间隔,当光栅栅距为20μm时其测量非线性误差不超过25 nm
Dammann光栅 纳米分辨率 退偏效应 非线性误差
