[发明专利]一种用于微结构三维形变和位移测试的干涉测量系统

摘要

本发明公开了一种用于微结构三维形变和位移测试的干涉测量系统，具体是一种基于云纹载波干涉和泰曼‑格林干涉的三维可靠性测量仪器。包括激光器平台、三维光测平台和六方向自由度载物台，可完成MEMS微梁等微结构的面内‑离面形变与位移，以及静态三维形貌测试等。其中云纹干涉系统集制栅、测量于一体，位移场全反镜具有360°自由旋转功能，故只需一组全反镜便可实现面内任意方向的形变与位移测量，使整套装置结构大大优化，同时整套仪器功能模块化，增加了系统的可移动性与携带性。系统配有压电陶瓷相移装置，可使测量精度达到纳米量级。同时又有测量精度高与智能化等特点。能实现MEMS器件材料参数确定、构件形变和位移与静动态形貌变化等可靠性测试。

主权项

一种用于微结构三维形变和位移测试的干涉测量系统，其特征在于：包括激光器平台、三维光测平台、六方向自由度载物台、CCD摄像机和计算机控制系统，激光器平台封装在一个暗盒内，三维光测平台封装在一个暗箱内；六方向自由度载物台放置在三维光测平台的右侧，CCD摄像机和计算机控制系统放置在三维光测平台的下方，三维光测平台的光测中心与试件位于同一水平面上；所述激光器平台(Ⅰ)包括用于将激光器(1)发出的光变成线偏振光的偏振片(2)，光纤耦合器(3)；测量激光通过激光耦合器(4)经过第一全反镜(5)、扩束准直镜(6)扩束准直后进入面内‑离面分光装置(7)，其中测量面内位移时，第一面内位移控制快门(7‑8)和第二面内位移控制快门(7‑9)打开，离面控制快门(7‑7)关闭，步进电机(7‑14)通过传输带(7‑15)控制装有第一小全反镜(7‑3)、第二小全反镜(7‑4)、第三小全反镜(7‑5)、第四小全反镜(7‑6)的转盘(7‑18)使分光束对称入射至试件(17)表面的正交光栅；测量离面位移时，第一面内位移控制快门(7‑8)和第二面内位移控制快门(7‑9)关闭，离面控制快门(7‑7)开启，光路通过第一通光孔(7‑10)入射到双面反射镜(8)，经过第二全反镜(9)、第三全反镜(10)进入到分光棱镜(11)后分为两束光，一束光直接透过分光棱镜(11)入射到一个第四全反镜(12)，反射后再经分光棱镜(11)、成像镜头(14)后到达CCD摄像机(15)；另一束光经分光棱镜(11)反射后到达试件(17)，在试件表面反射后穿过分光棱镜(11)、成像镜头(14)后到达CCD摄像机(15)；在所述三维光测平台(Ⅱ)中的面内‑离面分光装置(7)通过装有控制板卡的计算机(16)智能控制离面控制快门(7‑7)、第一面内位移控制快门(7‑8)和第二面内位移控制快门(7‑9)，测量面内形变时，第一面内位移控制快门(7‑8)和第二面内位移控制快门(7‑9)开启，离面控制快门(7‑7)关闭；测量离面位移时，第一面内位移控制快门(7‑8)和第二面内位移控制快门(7‑9)关闭，离面控制快门(7‑7)开启。