纳米位移测量中的干涉条纹技术研究

论文摘要

纳米技术的研究已经成为社会发展的必然趋势,而纳米测量技术在纳米技术中又占据了极其重要的位置,所以说纳米技术的发展离不开纳米测量技术。纳米测量技术包括:纳米级精度的尺寸和位移的测量,纳米级表面形貌的测量以及纳米级物理与化学特性的测量等。本文讨论的是纳米位移测量中的干涉条纹技术,主要研究在干涉纳米位移测量中以CCD代替传统的光电探测器作为条纹拾取工具,通过对图像相关运算得到干涉光强相关曲线,再经插补实现对条纹的细分及对纳米位移的精确测量。使用这个方法的优点是CCD阵列与相关运算可降低噪声的影响。该方法也可以用于分析激光干涉纳米光刻产生的纳米结构图案的质量(特征参数的均匀性)。本文设计了相关运算和插补方法求相位差的方案,其中使用Matlab软件对已知的两干涉条纹实现相关运算和插补。首先在已知的两等间隔的干涉条纹图形中,取两相同大小的图像块分别做自相关和互相关,再经插补的方法对条纹进行细分。通过得到的曲线图形和数值,分析并计算出相位差值。实验结果表明,在干涉测量中,用这种方法求两等间隔条纹的相位差是非常有意义的,此法可行性好,并且有高精确度和高抗噪性的优点,其结果可达纳米级。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米位移测量技术的发展状况
• 1.3 研究目的和意义
• 1.4 研究内容与结构安排
• 第二章 光干涉测量的基本原理
• 2.1 光的干涉
• 2.2 干涉测量技术的应用
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于均方差运算的条纹位移测量
• 3.1 原理
• 3.2 实验结果讨论
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于相关运算的条纹位移测量
• 4.1 相关运算
• 4.2 相关运算的方法求相位差的原理
• 4.3 相关运算的方法求相位差的实验研究
• 4.4 相关运算的优势
• 4.5 本章小结
• 第五章 条纹细分
• 5.1 插补
• 5.2 曲线拟合
• 5.3 线性插补与曲线拟合方法的比较
• 5.4 本章小结
• 第六章 误差分析
• 6.1 误差表达式
• 6.2 误差讨论
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 发表论文