纳米位移测量中的干涉条纹技术研究

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1、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

2、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。关键词：纳米技术纳米位移测量相关运算插补ABSTRACTTodaynanotechnologyisplayinganimp

3、ortantroleinthedevelopmentofoursociety．Nano．measurementispartofnanotechnology，anditisinaleadingpositioninthedevelopmentofnanotechnology．Nano-measurementtechnologydealswiththemeasurememsofnano．precisiondimensions，nanodisplacements，llanosurfacestructures，andotherphysicalandchemi

4、calpropertiesatnano-scale．Nanotechnologywouldnotdevelopwellwithoutnano-measurememtechnology．Thisdissertationdiscussesinterferencefringeanalysistechniquesfornanodisplacementmeasuremem．Inthework，aCCDWasusedasthefringepositionsensorinsteadoftheconventionalphotodetectorsfornanodis

5、placementmeasurement．Interferenceintensitycorrelationcurveswereobtainedbythecorrelationcalculationsofcapturedfringepatterns，andtheprecisionmeasurementofnanodisplacementWasachievedbyinterpolation。砀eadvantageofthismethodisthereductionofnoisebyusinganarrayofsensingelementsofaCCDa

6、ndthecorrelationcalculation．TheexperimentshowsthatthemethodCanalsobeusedtoanalyzethequalityofnano-structuredsurfacepatterns(theuniformityofpattemparameters)producedbylaserinterferencenanolithography．Inthedissertation，Matlabwasusedforprogrammingandforperformingfringepatterncorr

7、elationandinterpolationcalculationsforthedeterminationofphasedifferencesbetweenfringepattems．Twoimagepatcheswiththesamesizewereselectedfromtwoequi—spacedfringepatterns，andauto·correlationandcross—correlationweredoneseparately．Thephasedifferenceswerecalculatedbyinterpolationmet

8、hodsfromthecorrelationfunctionorphasecurves．Theexperimentalre