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壓電納米掃描系統(tǒng)是由精密壓電納米定位臺與壓電控制器組成，系統(tǒng)可完成單軸或多軸的納米精度的運動控制。下圖中為芯明天的一款小體積型Z向壓電納米掃描系統(tǒng)。

干涉測量 

干涉測量是基于電磁波的干涉理論，通過檢測相干電磁波的干涉圖樣、頻率、振幅、相位等屬性，將其應用于各種相關測量的技術的統(tǒng)稱。用于實現(xiàn)干涉測量術的儀器被稱作干涉儀。在當今科研領域、工業(yè)領域等，干涉測量術都發(fā)揮著重要作用，包括天文學、光纖光學、工程測量學等。

在干涉測量中常用的工具是邁克爾遜干涉儀，一般可將相干光源的單條入射光束分成兩條相同的光束。每條光束的傳播路徑（稱為光程）不同，并在到達探測器之前重新會合。每條光束的傳播距離不同使它們之間產(chǎn)生相位差。該相位差形成了可通過探測器捕獲的干涉條紋。如果單條光束沿兩個光路分開（測量光路和參考光路），則利用相位差便可判斷出所有可改變光束相位的因素。

邁克爾遜干涉儀原理圖

干涉物鏡

干涉物鏡就是將顯微鏡物鏡與干涉儀結合起來設計而成的一種特殊的顯微鏡物鏡。它的原理是一束光通過分光鏡后，將光直接射向樣品表面和內(nèi)置反光鏡，從樣品表面反射的光線和內(nèi)置反射鏡反射的光線再結合，就產(chǎn)生了干涉圖案。

干涉物鏡可用在非接觸光學壓型測量設備上，通過此物鏡可得到表面位圖和表面測量參數(shù)等，也可用來檢測表面粗糙度，測量精度非常高，在一個波長之內(nèi)。

三種干涉物鏡結構圖

Michelson型

 
Mirau型

Linnik型

壓電納米定位掃描系統(tǒng)應用于多軸籠式干涉系統(tǒng)

系統(tǒng)實物圖

在系統(tǒng)工作時，通過納米移動臺驅動待測樣本表面在垂直方向上均勻、緩慢、連續(xù)運動，改變測量光路與參考光路的光程差。

垂直掃描的過程中，相機依次獲取一系列的白光干涉圖，通過三維形貌恢復算法計算并定位出每個像素點的零光程差位置，即可得到相應的高度信息，從而恢復出待測表面的三維形貌。

通過下面兩個視頻可觀察到，當驅動微納米移動臺帶動樣本在垂直方向上進行掃描時，相機采集到的白光干涉條紋隨著移動臺的掃描而發(fā)生位移。

在該系統(tǒng)中采用的是芯明天P70.Z8S壓電納米掃描臺，它的產(chǎn)品技術參數(shù)如下。

型號：P70.Z8S（直驅機構）

運動自由度：Z

行程范圍：8μm（@150V）

傳感器類型：SGS

閉/開環(huán)分辨率：1/0.6 nm

閉環(huán)線性度：0.25 %F.S.

閉環(huán)重復定位精度： 0.16%F.S.

俯仰/偏航/滾動：<10 μrad

承載能力：200 g

閉環(huán)響應時間：20ms

空載諧振頻率：3.6 kHz

加載諧振頻率：1.5kHz（200g）

靜電容量：1.6 μF

重量：128.5 g