隨著先進的設備和工藝的發展,使納米量級的測量成為(wei) 可能。例如,變相光學幹涉儀(yi) 測量物體(ti) 的表麵粗糙度,目前可以達到1納米的分辨率。在半導體(ti) 領域,已生產(chan) 出線寬在亞(ya) 微米量級的集成電路,提出測量準確率小於(yu) 50納米的精度要求。
這樣的應用對係統中不同元件相關(guan) 配合精度和穩定性提出了*的要求。
例如,用顯微鏡對圖像進行高度放大的成像係統,顯微鏡和照像物鏡共同決(jue) 定了相紙上每點的圖像。如果,在曝光過程中光學係統的每一部分(照明係統、樣品、顯微鏡光學係統、成像光學係統和相紙平麵)都地一同移動,不存在相對位移,成像也會(hui) 很清晰。如果樣品相對物鏡產(chan) 生了運動,則像就會(hui) 模糊。在光學幹涉測量、全息及運用相似的規律時,控製相對運動都是很重要的。
在一個(ge) 理想的剛性體(ti) 內(nei) 部(隻在理論上存在),任何兩(liang) 點的相對位置都是不變的。也就是說,在振動、靜力矩或溫度變化的情況下,任何實體(ti) 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(ge) 理想的剛性體(ti) ,不同元件之間沒有相對位移,係統的性能也會(hui) 很穩固。
理想的剛性體(ti) 是不存在的。現實中的係統隻能近似的認為(wei) 是剛性的,因此,其穩定性就要受到多方麵因素的影響。例如外界的振源,係統的重量,光學平台的結構等等。
為(wei) 了提高係統的穩定性,我們(men) 可以從(cong) 以下的幾個(ge) 方麵來著手。
1、將係統與(yu) 振源隔離。
外界的振源來源很多,比如地麵的自振,各種聲音等等。但是影響zui大的是各種低頻的振源,主要集中在10~100Hz頻率內(nei) 。將係統與(yu) 這些振源隔離可以有效的提高係統的穩定性。采用大阻尼的空氣彈簧支撐方式可以較好的將係統與(yu) 振源隔離。
2、控製振動的作用。
將係統組裝成動態的剛性結構可以保證係統內(nei) 部的相對穩定性,且可以降低在外界的影響下產(chan) 生共振的幾率,提高係統的穩定性
3、控製靜力矩的作用。
光學平台的硬重比對於(yu) 其共振頻率有著重要的影響。較高的硬重比可以提高平台的共振頻率,從(cong) 而降低其在外界影響下的振動。而且在外力作用下,具有較高硬重比的平台可以在zui小的重量下產(chan) 生zui小的變形,增加係統內(nei) 部的剛性。內(nei) 部采用蜂窩狀支撐結構的光學平台可以充分的提高硬重比,達到提高係統性能的目的。
4、控製溫度變化。
隨著時間的延續,不規則溫度變化會(hui) 造成漸漸的結構彎曲。減小溫度效應的關(guan) 鍵在於(yu) 控製環境減少溫度變化。例如,避免在平台下放置散熱設備,隔絕熱源設備和硬件,如光源、火焰等。
盡可能將台麵設計成對溫度不敏感的。
良好的熱傳(chuan) 導性可起到作用,然而,在特殊的應用中,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,具有極小的熱膨脹係數。一米長的超不脹鋼在溫度變化1K時膨脹長度約0.2微米。