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可倒立的超精密仪器元件光学"检测员" 南理工学子一发明获特等奖

信息来源:g-q.com.cn  时间:2013-10-31  浏览次数:302

    一张光盘人肉眼看上去极其光滑,当把它放到便携式光学表面三维形貌在线检测仪上进行检测时,便看到屏幕上呈现的三维形貌图上有许许多多“绒毛”,这些“绒毛”就是光盘表面极其微小的凹凸不平形成的,“绒毛”深浅直观形象地显示此光盘表面的粗糙度,根据屏幕显示的参数即可判定光盘粗糙度是否达标。这台仪器检测精度达0.3纳米,检测性能达国际先进水平。

  这台仪器由南京理工大学电光学院宋乐等5位硕士研究生研制的,近日,该作品在第十三届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品决赛中一举夺得特等奖。

  这台仪器是个全身黝黑的圆柱形小家伙,身高35cm,体重4.5kg,直径18cm,身体小巧轻盈,既便于携带,又便于工作中随意摆弄。它由三根金属支柱撑起三块金属圆盘构成框架,仪器的主体——测量腔安装在一个半密闭的金属管内,再将金属管嵌于上面两块圆盘中间,既稳定,又抑制了震动和气流扰动,可以在车间里对生产过程中的元件进行检测,提高了工效。

  小家伙采用背测式测量台设计,即测量台位于物镜与被测件中间。测量台上有三个支点,被测样品放在三个支点上,支点高低可以调节,用来调整焦距。对小口径元件和大口径元件都可以检测,打破了现有检测仪对被测件尺寸的限制。如果被测样品是LED蓝宝石衬底这种小口径的,小家伙正立,将样品被测面向下放在测量台上;如果被测样品是天文望远镜这种大口径的,则将被测件被测面向上放在桌面上,小家伙倒立放在被测面上,此时小家伙便成了倒立着工作的“检测员”。

  被测样品放好后,调节定位旋钮完成对焦,点击显示器软件界面上的“测试”开始检测,10秒钟便可完成,屏幕上出现三维形貌图和粗糙度指标计算结果。切换被测元件不需要重复调整焦距,在线检测效率显著提高。该仪器的软件算法系统采用自主研制的短相干光相移迭代算法,与现有同类检测仪所使用的算法相比,准确度由0.5纳米提高到0.3纳米,检测效率也提高了10倍。

  指导老师陈磊教授说,该作品解决了当前亟待解决的机械、微电子、光学等领域超精密加工元件的高精度在线快速批量检测问题,该作品对标准样品的检测与上海计量院出具的结果一致,并且在南京天文光学研究所、芜湖依维光电科技有限公司等多家单位试用,完全满足在线检测要求。该作品已申请发明专利。目前国内已有多家单位前来洽谈合作,如果该作品投入生产、使用,将彻底打破国外技术的长期垄断地位,大幅降低购买成本。

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