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技術(shù)文章
激光雕刻切割機(jī)微系統(tǒng)和器件所使用的材料
點(diǎn)擊次數(shù)：585 發(fā)布時間：2013-7-10
目前，激光雕刻切割機(jī)微系統(tǒng)和器件所使用的材料多以單晶硅、多晶硅、氧化硅和一些金屬，還有聚酰亞胺等高分子材料?；緲?gòu)件主要有細(xì)絲、懸臂梁、微橋、簿膜、齒輪和微軸承等，由這些基本構(gòu)件組合成的結(jié)構(gòu)激光雕刻切割機(jī)不是傳統(tǒng)機(jī)械的簡單幾何縮小。當(dāng)構(gòu)件細(xì)微到微米/納米尺度后，材料本身的力學(xué)、物理性質(zhì)及其受環(huán)境影響的CCD成像系統(tǒng)結(jié)合光學(xué)顯微系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)可以比較容易的對微位移、微馬達(dá)轉(zhuǎn)速等運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行檢測，而且可以達(dá)到較高精度。但是由于視覺成像系統(tǒng)采樣頻率的限制，單純的計(jì)算機(jī)微視覺技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)高速、高頻運(yùn)動參數(shù)的檢測。因此在計(jì)算機(jī)微視覺技術(shù)的基礎(chǔ)上引進(jìn)了頻閃光照明技術(shù)。
?。?）干涉測量技術(shù)
針對MEMS的離面運(yùn)動，頻閃顯微干涉系統(tǒng)（SMIS）在計(jì)算機(jī)微視覺和頻閃技術(shù)的基礎(chǔ)上融入了干涉系統(tǒng)。激光雕刻切割機(jī)主要通過對運(yùn)動對象分別采集沒有干涉條紋的周期運(yùn)動不同相位圖像和帶有干涉條紋的干涉圖像，并通過一定的算法對這些圖像進(jìn)行處理從而獲得各種運(yùn)動參數(shù)。
?。?）光纖測量技術(shù)
采用反射式光纖位移傳感器，出射光纖和入射光纖并在一起，將被測面置于光纖端面附近，當(dāng)被測面有垂直于光纖的位移變化時，出射光纖中的光強(qiáng)將發(fā)生變化，通過對其進(jìn)行檢測可實(shí)現(xiàn)對被測面的運(yùn)動特性的測量。用光纖耦合法測量微懸臂梁的橫向振動參數(shù)，以不同頻率激勵懸臂梁，作為發(fā)射面的梁的振幅會發(fā)生變化，出射光纖中的光強(qiáng)也會隨之發(fā)生變化，激光雕刻切割機(jī)檢測光強(qiáng)的變化可實(shí)現(xiàn)對梁的固有頻率的檢測。
對靜態(tài)參數(shù)激光切割機(jī)測量主要是針對微小構(gòu)件的二維或三維尺寸、三維形貌的精密測量。目前，光切法、干涉法、共焦顯微干涉法等非接觸測量方法已經(jīng)成為對微小構(gòu)件幾何量精密測量的主要方法，其中，將計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)與光學(xué)顯微技術(shù)相結(jié)合的微視覺測量方法越來越受到重視。
微視覺激光切割機(jī)測量技術(shù)在微幾何量檢測領(lǐng)域越來越得到重視。對亞微米級的微機(jī)械量和幾何量的檢測和計(jì)量手段有：掃描電子顯微鏡（SEM）、掃描探針顯微鏡（SPM）、干涉顯微鏡、高精度輪廓儀、光電坐標(biāo)測量機(jī)（CMM—Opt）等。其中，SEM和SPM的測量范圍分布在幾納米到200um；白光干涉顯微鏡測量范圍分布在0.05um~0.6mm；輪廓儀測量范圍分布在0.lum~5mm；采用光探針（OpticalProbe）CMM測量范圍分布在lum~lOOOmm；具有機(jī)械式測頭（Me—chanicalProbe）的CMM對微機(jī)械量和幾何量檢測和計(jì)量相對較困難；掃描隧道顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM）就其測量精度和范圍屬于激光打標(biāo)機(jī)納米測量手段。
?。?）干涉測量技術(shù)
針對MEMS的離面運(yùn)動，頻閃顯微干涉系統(tǒng)（SMIS）在計(jì)算機(jī)微視覺和頻閃技術(shù)的基礎(chǔ)上融入了干涉系統(tǒng)。激光雕刻切割機(jī)主要通過對運(yùn)動對象分別采集沒有干涉條紋的周期運(yùn)動不同相位圖像和帶有干涉條紋的干涉圖像，并通過一定的算法對這些圖像進(jìn)行處理從而獲得各種運(yùn)動參數(shù)。
?。?）光纖測量技術(shù)
采用反射式光纖位移傳感器，出射光纖和入射光纖并在一起，將被測面置于光纖端面附近，當(dāng)被測面有垂直于光纖的位移變化時，出射光纖中的光強(qiáng)將發(fā)生變化，通過對其進(jìn)行檢測可實(shí)現(xiàn)對被測面的運(yùn)動特性的測量。用光纖耦合法測量微懸臂梁的橫向振動參數(shù)，以不同頻率激勵懸臂梁，作為發(fā)射面的梁的振幅會發(fā)生變化，出射光纖中的光強(qiáng)也會隨之發(fā)生變化，激光雕刻切割機(jī)檢測光強(qiáng)的變化可實(shí)現(xiàn)對梁的固有頻率的檢測。
對靜態(tài)參數(shù)激光切割機(jī)測量主要是針對微小構(gòu)件的二維或三維尺寸、三維形貌的精密測量。目前，光切法、干涉法、共焦顯微干涉法等非接觸測量方法已經(jīng)成為對微小構(gòu)件幾何量精密測量的主要方法，其中，將計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)與光學(xué)顯微技術(shù)相結(jié)合的微視覺測量方法越來越受到重視。
微視覺激光切割機(jī)測量技術(shù)在微幾何量檢測領(lǐng)域越來越得到重視。對亞微米級的微機(jī)械量和幾何量的檢測和計(jì)量手段有：掃描電子顯微鏡（SEM）、掃描探針顯微鏡（SPM）、干涉顯微鏡、高精度輪廓儀、光電坐標(biāo)測量機(jī)（CMM—Opt）等。其中，SEM和SPM的測量范圍分布在幾納米到200um；白光干涉顯微鏡測量范圍分布在0.05um~0.6mm；輪廓儀測量范圍分布在0.lum~5mm；采用光探針（OpticalProbe）CMM測量范圍分布在lum~lOOOmm；具有機(jī)械式測頭（Me—chanicalProbe）的CMM對微機(jī)械量和幾何量檢測和計(jì)量相對較困難；掃描隧道顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM）就其測量精度和范圍屬于激光打標(biāo)機(jī)納米測量手段。