國產(chǎn)光譜共焦應(yīng)用

 靶丸內(nèi)表面輪廓是激光核聚變靶丸關(guān)鍵參數(shù)之一，需要進(jìn)行精密檢測(cè)。本文基于白光共焦光譜和精密氣浮軸系，分析了靶丸內(nèi)表面輪廓測(cè)量的基本原理，并建立了相應(yīng)的白光共焦光譜測(cè)量方法。同時(shí)，作者還搭建了靶丸內(nèi)表面輪廓測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，并利用靶丸光學(xué)圖像的輔助調(diào)心方法，實(shí)現(xiàn)了靶丸內(nèi)表面低階輪廓的精密測(cè)量，獲得了準(zhǔn)確的靶丸內(nèi)表面輪廓曲線。作者在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了測(cè)量結(jié)果的可靠性，并進(jìn)行了不確定度分析，結(jié)果表明，白光共焦光譜能夠?qū)崿F(xiàn)靶丸內(nèi)表面低階輪廓的精密測(cè)量 。光譜共焦位移傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的微小變形進(jìn)行精確測(cè)量，對(duì)于研究材料的性能具有重要意義；國產(chǎn)光譜共焦應(yīng)用

根據(jù)對(duì)光譜共焦位移傳感器原理的理解和分析，可以得出理想的鏡頭應(yīng)具備以下性能：首先，產(chǎn)生較大的軸向色差，通常需要對(duì)鏡頭進(jìn)行消色差措施，而該傳感器需要利用色差進(jìn)行測(cè)量，需要將其擴(kuò)大化 ；其次，產(chǎn)生軸向色差后，焦點(diǎn)在軸上會(huì)因單色光的球差問題而導(dǎo)致光譜曲線響應(yīng)的FWHM（半峰全寬）變大，影響分辨率；同時(shí)，為確保單色光在軸上匯聚到單一點(diǎn)，需要控制其球差；為保證傳感器的線性度并平衡其各聚焦位置的靈敏度，焦點(diǎn)位置應(yīng)盡量與波長成線性關(guān)系。防水光譜共焦性價(jià)比高光譜共焦透鏡組設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化是光譜共焦技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一；

主要對(duì)光譜共焦傳感器的校準(zhǔn)時(shí)的誤差進(jìn)行研究。分別利用激光干涉儀與高精度測(cè)長機(jī)對(duì)光譜共焦傳感器進(jìn)行測(cè)量，用球面測(cè)頭保證光譜共焦傳感器的光路位于測(cè)頭中心，以保證光譜共焦傳感器的在測(cè)量時(shí)的安裝精度，然后更換平面?zhèn)阮^，對(duì)光譜共焦傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。用?小二乘法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到測(cè)量數(shù)據(jù)的非線性誤差。結(jié)果表明：高精度測(cè)長機(jī)校準(zhǔn)時(shí)的非線性誤差為0.030%，激光干涉儀校準(zhǔn)時(shí)的分析線性誤差為0.038% 。利用?小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及非線性誤差的計(jì)算，減小校準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生的同軸度誤差及光譜共焦傳感器的系統(tǒng)誤差，提高對(duì)光譜共焦傳感器的校準(zhǔn)精度。

實(shí)際中，光譜共焦位移傳感器可用于許多方面。它采用獨(dú)特的光譜共焦測(cè)量原理，利用單探頭可以實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃等透明材料的單向精確厚度測(cè)量，可有效監(jiān)控藥劑盤和鋁塑泡罩包裝的填充量，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)分辨率的精確表面掃描。該傳感器可以單向測(cè)量試劑瓶的壁厚，并且對(duì)瓶壁沒有壓力 ，通過設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向反射鏡可實(shí)現(xiàn)孔壁結(jié)構(gòu)檢測(cè)和凹槽深度測(cè)量（90度側(cè)向出光版本探頭可直接測(cè)量深孔和凹槽）。光譜共焦傳感器還可用于層和玻璃間隙測(cè)量，以確定單層玻璃層之間的間隙厚度。光譜共焦技術(shù)可以在不破壞樣品的情況下進(jìn)行分析。

高像素傳感器設(shè)計(jì)方案取決于的光對(duì)焦水平，要求嚴(yán)格圖象室內(nèi)空間NA的眼鏡片。另一方面，光譜共焦位移傳感器的屏幕分辨率通常采用光譜抗壓強(qiáng)度的全半寬來精確測(cè)量。高NA能夠降低半寬，提高分辨率。因而，在設(shè)計(jì)超色差攝像鏡頭時(shí)，NA應(yīng)盡可能高的。高圖象室內(nèi)空間NA能提高傳感器系統(tǒng)的燈源使用率，使待測(cè)表層輪廊以比較大視角或一定方向歪斜?？墒牵琋A的提高也會(huì)導(dǎo)致球差擴(kuò)大，并產(chǎn)生電子光學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化難度。傳感器檢測(cè)范圍主要是由超色差鏡片的縱向色差確定。因?yàn)楣庾V儀在各個(gè)波長的像素一致，假如縱向色差與波長之間存在離散系統(tǒng)，這類離散系統(tǒng)也會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)器在各個(gè)波長的像素或敏感度存在較大差別，危害傳感器特性?？v向色差與波長的線性相關(guān)選用線形相關(guān)系數(shù)來精確測(cè)量，必須接近1。一般有兩種方法能夠形成充足強(qiáng)的色差：運(yùn)用玻璃的當(dāng)然散射;應(yīng)用衍射光學(xué)元器件(DOE)。除開生產(chǎn)制造難度高、成本相對(duì)高外，當(dāng)能見光根據(jù)時(shí) ，透射耗損也非常高。光譜共焦技術(shù)在電子制造領(lǐng)域可以用于電子元件的精度檢測(cè)和測(cè)量。高速光譜共焦使用方法

光譜共焦技術(shù)將對(duì)未來的科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。國產(chǎn)光譜共焦應(yīng)用

光譜共焦位移傳感器包括光源、透鏡組和控制箱等組成部分 。光源發(fā)出一束白光，透鏡組將其發(fā)散成一系列波長不同的單色光，通過同軸聚焦在一定范圍內(nèi)形成一個(gè)連續(xù)的焦點(diǎn)組 ，每個(gè)焦點(diǎn)的單色光波長對(duì)應(yīng)一個(gè)軸向位置。當(dāng)樣品位于焦點(diǎn)范圍內(nèi)時(shí)，樣品表面會(huì)聚焦后的光反射回去，這些反射回來的光再經(jīng)過與鏡頭組焦距相同的聚焦鏡再次聚焦后通過狹縫進(jìn)入控制箱中的單色儀。因此，只有位于樣品表面的焦點(diǎn)位置才能聚焦在狹縫上，單色儀將該波長的光分離出來，由控制箱中的光電組件識(shí)別并獲取樣品的軸向位置。采用高數(shù)值孔徑的聚焦鏡頭可以使傳感器達(dá)到較高分辨率，滿足薄膜厚度分布測(cè)量要求。國產(chǎn)光譜共焦應(yīng)用