納米薄膜屈曲三維形貌測量技術(shù)研究.pdf

1、本文對(duì)納米尺度薄膜屈曲的三維形貌進(jìn)行了測量研究。近年來，在航天業(yè)、模具業(yè)之中，高精度獲得自由曲面的參數(shù)成為了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在眾多的新技術(shù)中，3D外形輪廓測量一直是機(jī)械制造行業(yè)中的一個(gè)重要的研究方向。盡管較大尺寸的物體三維形貌測量技術(shù)已經(jīng)成熟，由于微納尺度的物體在形貌測量上和算法上具有其自身的特殊性，因此，微納尺寸物體形貌測量技術(shù)的研究開發(fā)對(duì)于未來的工業(yè)普遍推廣將有重要意義。 本文致力于對(duì)沉積在有機(jī)玻璃基底上的厚度為150nm的

2、鈦薄膜材料在殘余應(yīng)力和外加軸向荷載作用下產(chǎn)生屈曲的形貌觀察與測量。使用一臺(tái)光學(xué)顯微鏡觀測膜層表面的屈曲過程和形貌。為了測量物距改變，本文設(shè)計(jì)了微區(qū)三維形貌測量方法，包括光楔步進(jìn)水平位移方法和微機(jī)械垂直位移方法。其中，光楔步進(jìn)水平方法是使用光楔先使物體形成虛像，然后通過改變虛像像距間接改變物距，并且開發(fā)了光楔水平傳動(dòng)裝置；微機(jī)械垂直位移方法是使用應(yīng)變片懸臂梁機(jī)構(gòu)和千分表通過等步測定顯微鏡鏡頭的垂直位移來直接改變物距。 本文開發(fā)了基

3、于調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)理論、高斯插值、數(shù)字圖像相關(guān)理論的針對(duì)納米尺度薄膜屈曲離面位移的測量方法。文中給出了由調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)理論和高斯插值求解相關(guān)的公式推導(dǎo)，并與數(shù)字圖像相關(guān)方法相結(jié)合編制了相應(yīng)的程序，然后應(yīng)用到實(shí)際的三維形貌測量。本文選用了不同的調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)，對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行了研究比較，得出了誤差分析，對(duì)不同調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)的性質(zhì)和適用條件提出了相關(guān)意見和看法。本文對(duì)當(dāng)150nm厚度的薄膜產(chǎn)生的屈曲處于微米量級(jí)的三維形貌進(jìn)行了測量研究。 綜上所