光學隔振平臺應用技術

 

光學隔振平臺應用技術

 

   光學平臺,光學隔震平臺,氣浮隔震平臺具有先進得隔振性能。光學平臺具有平整的表面,內部采用蜂窩狀的設計以獲得最大的剛度,另外內部的阻尼機制最大限度地減少了振動對光學平臺表面的影響。剛性,被動式和主動式光學平臺能很好地把桌面從地面的振動隔離出來。

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隨著先進的設備和工藝的發展,使納米量級的測量成為可能。例如,變相光學干涉儀測量物體的表面粗糙度,目前可以達到1納米的分辨率。在半導體領域,已生產出線寬在亞微米量級的集成電路,提出測量準確率小于50納米的精度要求。
這樣的應用對系統中不同元件相關配合精度和穩定性提出了極高的要求。
    例如,用顯微鏡對圖像進行高度放大的成像系統,顯微鏡和照像物鏡共同決定了相紙上每點的圖像。如果,在曝光過程中光學系統的每一部分(照明系統、樣品、顯微鏡光學系統、成像光學系統和相紙平面)都精確地一同移動,不存在相對位移,成像也會很清晰。如果樣品相對物鏡產生了運動,則像就會模糊。在光學干涉測量、全息及運用相似的規律時,控制相對運動都是很重要的。
在一個理想的剛性體內部(只在理論上存在),任何兩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理想的剛性體,不同元件之間沒有相對位移,系統的性能也會很穩固。
理想的剛性體是不存在的。現實中的系統只能近似的認為是剛性的,因此,其穩定性就要受到多方面因素的影響。例如外界的振源,系統的重量,光學平臺的結構等等。
為了提高系統的穩定性,我們可以從以下的幾個方面來著手。
1.將系統與振源隔離。
   外界的振源來源很多,比如地面的自振,各種聲音等等。但是影響最大的是各種低頻的振源,主要集中在10100Hz頻率內。將系統與這些振源隔離可以有效的提高系統的穩定性。采用大阻尼的空氣彈簧支撐方式可以較好的將系統與振源隔離。
2.控制振動的作用。
   將系統組裝成動態的剛性結構可以保證系統內部的相對穩定性,且可以降低在外界的影響下產生共振的幾率,提高系統的穩定性
3.控制靜力矩的作用。
   光學平臺的硬重比對于其共振頻率有著重要的影響。較高的硬重比可以提高平臺的共振頻率,從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臺可以在最小的重量下產生最小的變形,增加系統內部的剛性。內部采用蜂窩狀支撐結構的光學平臺可以充分的提高硬重比,達到提高系統性能的目的。
4.控制溫度變化。
   隨著時間的延續,不規則溫度變化會造成漸漸的結構彎曲。減小溫度效應的關鍵在于控制環境減少溫度變化。例如,避免在平臺下放置散熱設備,隔絕熱源設備和硬件,如光源、火焰等。
5.盡可能將臺面設計成對溫度不敏感的。
   良好的熱傳導性可起到作用,然而,在極端特殊的應用中,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,具有極小的熱膨脹系數。

 

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