扫描镜设计与精度分析

合集下载

扫描振镜的加工范围,聚焦光斑的约束因素,场镜 ,扩束镜 ,fθ透镜

⒌扫描场镜原理：L=f*θ（里面学问大着呢，自己上网查资料学习吧，好的场镜一个几万块 scanlab 为代表）
武汉新特光电技术有限公司
激光扩束镜
扩束镜是能够改变激光光束直径和发散角的透镜组件。从激光器发出的激光束具有一定的发散角，对于激光加工来说，
只有通过扩束镜的调节使激光光束变为准直（平行）光束，才能利用聚焦镜获得细小的高功率密度光斑；在激光测距中，必
M
- 扩束镜连接方式：M 为螺纹连接；无 M 为圆柱直筒连接。
T
- T 为可调型扩束镜；无 T 为固定型扩束镜。
AA - 特殊要求，内部记录用途。
例子：BEST-10.6-3GM：固定型 10.6um 二氧化碳激光 3 倍扩束镜，砷化镓材料，螺纹连接。
BEST-10.6-3.5Z：固定型 10.6um 二氧化碳激光 3.5 倍扩束镜，硒化锌材料，圆柱直筒连接。
总长 L(mm)
30 30 40 40 50 50 69.7 69.7 89.8 89.8
筒外径 D(mm)
24 24 24 24 24 24 31 31 31 31
l
最大入射光最大输出光直
(mm) 直径 (mm)
径 (mm)
7
14
6
7
14
5.6
14
6
5.6
14
5.3
16
6
5.3
16
5.75
23
6
总长 L （mm）
外径 D （mm）
l (mm)
BEST-10.6-2ZTL
2
40
24
8
BEST-10.6-2ZTLM
2
46
24
6
BEST-10.6-2.5ZTL

三维激光HDS3000扫描仪点位精度分析与研究

１引言
三维激光扫描技术是上世纪９年代中期出现的０
２三维激光扫描仪工作原理
本文实验采用ＬｉｅａＨＤＳ００三维激光扫描ｃ３０仪（性能指标见表１，）由激光测距系统、激光扫描系统及内置的与扫描仪同轴的数码相机组成，可进行中远程扫描。其工作原理是：先对被扫描目标发射
．
N E T l 200
m
高精度全站仪
，
， ”
测距精度为
。
平面点云数据
，
a (0 6 r
+ 2 p p m × D ) 测角精度为 1
，
扫描目标为
2 (a )
、
右侧为提取中心点后的点云 )
球心坐标
③ 河南工程学院，州４１９）郑５１１
摘要：不同的实验条件下对三维激光扫描仪的点位精度进行分析研究，在结果表明扫描距离误差随距离的增加而增大，角度、反射面和环境因素不是点位中误差的主要来源，点位中误差主要由仪器本身引起。
关键字：维激光扫描；位精度；三点靶标中图分类号：２５Ｐ１文献标识码：Ａ文章编号：１０ —３７（０８１Ｏ０５ —０ｏ０１７２０）ｏ一Ｏ３５
直方向的角值，然后实时计算被测点的三维坐标，如
图１示，所Ｘ在横向扫描面内，ｙ在横向扫描面内与
信息。三维激光扫描仪具有数据获取速度快、接触不性、测量点分布规则、辨率高、分测量范围大、于携便带等优点。随着激光扫描技术的发展及成本的降低，

_扫描电镜与电子探针分析

_扫描电镜与电子探针分析扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）和电子探针分析（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy，EDS）是现代材料科学和纳米技术领域中广泛应用的两种重要分析技术。

本文将分别介绍扫描电镜和电子探针分析的原理、仪器结构和应用。

一、扫描电镜（SEM）扫描电镜是一种基于电子束的显微镜，通过聚焦的电子束对样品表面进行扫描，获得高分辨率的图像。

相比传统光学显微镜，SEM具有更高的分辨率和更大的深度聚焦能力。

SEM的工作原理如下：1.电子源：SEM使用热阴极电子枪产生的高速电子束。

电子束由一根细丝产生，经过加热后电子从细丝上发射出来。

2.透镜系统：电子束经过电子透镜系统进行聚焦和调节。

透镜系统包括几个电磁透镜，用于控制电子束的聚焦和扫描。

3.样品台：样品台用于固定样品并扫描表面。

样品通常需要涂覆导电性材料，以便电子束可以通过样品表面。

4.探测器：SEM使用二次电子和背散射电子探测器来检测从样品表面散射的电子。

这些探测器可以转化为图像。

SEM可以提供高分辨率的表面形貌图像，并通过电子束的反射和散射来分析样品的成分、孔隙结构和晶体结构等。

其应用广泛，包括材料科学、纳米技术、电子器件等领域。

二、电子探针分析（EDS）电子探针分析是一种基于X射线的成分分析技术，常与扫描电镜一同使用。

EDS可以对样品的元素成分进行快速准确的定性和定量分析。

其工作原理如下：1.探测器：EDS使用一个固态半导体探测器来测量从样品发射的X射线。

当样品受到电子束轰击时，样品中的元素原子被激发并发射出特定能量的X射线。

2.能谱仪：EDS使用能谱仪来分析探测到的X射线，该仪器能够将X 射线能量转换成电压信号，并进行信号处理和分析。

3.能量分辨率：EDS的精度取决于能谱仪的能量分辨率，分辨器的能量分辨率越高，分析结果越准确。

4.谱库：EDS使用事先建立的元素谱库进行定性和定量分析。

实验一：电镜扫描

中级仪器分析实验报告班级：______________________ 姓名：______________________ 学号：______________________ 指导教师：___________________ 完成时间：___________________化学与材料科学学院2007应用化学刘远旭 070804010032 周建威 2010年12月23日目录实验一枪击残留物的电镜分析实验二未知Fe浓度溶液的ICP-AES分析实验三 X射线衍射（XRD）物相分析实验四龙脑的气质谱分析实验五丙三醇红外分析实验一枪击残留物的电镜分析一、仪器简介1仪器名称：扫描式电子显微镜2型号：日本JSM-6490LV扫描电子显微镜（配置：英国牛津INCA-350X射线能谱仪）3扫描电子显微镜——JSM-6490LV型介绍在当代迅速发展的科学技术中，科学家需要观察、分析和正确地解释在一个微米（μm）或亚微米范围内所发生的现象，电子显微镜是强有力的仪器，可用它们观察和检测非均相有机材料、无机材料及在上述微米、亚微米局部范围内的物质的显微组织、晶体结构（电子衍射）、化学成分（X射线能谱仪）进行表征。

电子显微镜主要有扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜，都用一束精细聚焦的电子照射需要检测的区域或是需要分析的微体积，该电子束可以是静止的，或者沿着样品表面以一光栅的方式扫描。

其差别仅仅在于它们感兴趣的信号不同。

在扫描电镜（SEM）中，人们最感兴趣的信号是二次电子和背散射电子，因为当电子束在样品表面扫描时，这些信号随表面形貌不同而发生变化。

二次电子的发射局限于电子束轰击区附近的体积内，因而可获得相当高分辨率的图象。

象的三维形态起因于扫描电镜的大景深和二次电子反差的阴影起伏效果。

其它的信号在许多情况下也同样有用。

在通常称为电子探针的电子探针显微分析仪（EPMA）中，人们最感兴趣的辐射是由于电子轰击而发射的特征X射线，从特征X射线的分析能够得到样品中直径小到几微米区域内的定性和定量成分信息。

扫描电镜分析

扫描电镜分析扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种常用的高精度显微镜，能够以极高的放大倍数观察样品的微观结构和形貌。

通过利用电子束对样品进行扫描，SEM能够提供比光学显微镜更高的分辨率和放大倍数。

本文将介绍扫描电镜的工作原理、应用领域以及其在科研和工业中的重要性。

扫描电镜的工作原理是基于电子的性质和电磁场的作用。

它通过发射高能电子束，并将电子束聚焦到极小的尺寸，然后扫描在样品表面。

当电子束与样品的表面交互作用时，会产生许多信号，包括二次电子、背散射电子、特征X射线等。

这些信号接收后，经过电子学系统的处理和分析，最终形成样品的显微图像。

由于扫描电镜的电子束具有很小的波长，因此它能提供更高的分辨率和放大倍数，可以观察到更加详细的微观结构。

扫描电镜在许多领域都有广泛的应用。

在材料科学中，它可以用来研究材料的表面形貌和微观结构，对材料的组成和纳米尺寸的特征进行分析。

在生物学研究中，扫描电镜可以观察生物细胞、组织和器官的内部结构，对病毒、细菌等微生物进行观察和分析。

在纳米科技领域，扫描电镜可以研究纳米材料的制备和性质，包括纳米颗粒、纳米材料的形貌和尺寸分布等。

此外，扫描电镜在矿物学、工业品质检测、环境科学和考古学等领域也有广泛应用。

在矿物学中，扫描电镜可以对矿石和矿物进行分析，帮助确定它们的成分和结构。

在品质检测中，扫描电镜可以用于检查和验证产品的表面和微观结构，确保产品符合质量标准。

在环境科学中，扫描电镜可以用来研究大气颗粒物、水质中的微生物和化合物等。

在考古学研究中，扫描电镜可以协助鉴定古代人工制品的材质和表面特征，帮助研究人员了解古代文化和技术。

扫描电镜在科学研究和工业生产中具有重要的地位。

它能够提供高分辨率的显微观察，帮助科学家们深入了解材料的微观结构和形貌，从而促进科学研究的发展。

在工业领域，扫描电镜可以用于质量控制和产品改进，确保产品具有良好的性能和质量。

扫描振镜的加工范围,聚焦光斑的约束因素,场镜 ,扩束镜 ,fθ透镜

3
60
24
8
BEST-10.6-3ZTM
3
66
24
6
BEST-10.6-4ZT
4
75.7
31
8
BEST-10.6-4ZTM
4
79.7
31
6
BEST-10.6-5ZT
5
95.8
31
8
BEST-10 .6-5ZTM
5
99.8
31
6
可调型喇叭筒扩束镜：有圆柱连接和螺纹连接两种，进口硒化锌材料。
产品型号
扩束倍数
5.75
23
4.6
23
6
4.6
23
连接方式 (mm)
φ24 M22x0.75
φ24 M22x0.75
φ24 M22x0.75
φ31 M22x0.75
φ33 M22x0.75
固定型喇叭筒扩束镜：有圆柱连接和螺纹连接两种，进口硒化锌材料。
地址：中国武汉东湖高新技术开发区光谷大道凌家山南路 1 号华科科技园 4 楼
光纤耦合单元
图2 这里还要提一点光纤的数值孔径：有很多人对这个数值孔径（NA）不理解，下面稍加分析：NA=n sinφ，φ越大说明光纤导光能力越强，一般光纤位于空气中（n 1），NA 一般在 0.14‐0.5 之间。
至此我们可以回到最初的疑问上面去：准直镜焦距是否越大，光斑就越小。两家不同的公司，光纤，光束发散角什么的我们一概不知，最后经过准直镜到达振镜的通光口径到底是多少我们都不知道。而我们知道，聚焦光斑的大小就是取决于通光口径的大小（在其他条件相同的情况下）
M
- 扩束镜连接方式：M 为螺纹连接；无 M 为圆柱直筒连接。

激光干涉法近场扫描架平面度高精度测量及误差分析

１７７５３６５５７
扫描而成平面的平面度，运用ＭＡＴＬＡＢ绘出各测量点
在ｚ向相对最小二乘平面的距离，如图５所示。
导致局部空气折射率随机变化，从而导致光束随机抖动。对于光线弯曲和大气扰动，通过环境补偿可减小
侧的仪器误差。
５．３斜率误差
图５扫描架平面度误差三维图
斜率误差是由于被测位移轴线和直线度反射镜的光学轴线之间不平行引起，测量数据存在随动镜移动
－
５４・
计量、测试与校准
２０１３年第３３卷第２期
而递增的趋势，斜率误差过大会带来较大的测量误差。
各’ 狈４点到最小二乘平面距离为
ｒ一
ｂｌＸ＋ｂ２Ｙ —Ｚ＋ｂ。
，
［、 Βιβλιοθήκη ￣／１＋ｂ＋ｂ；
扫描架平面度为ｆ＝｝ｄ＋Ｉ＋ｌｄ～ｌ＝７６．８ｍ
为了便于较直观认识扫描架和ｙ轴所走轨ｍ迹ｍｍｍ轴ｍ＂ｍｍ
引入了测量误差为 ± ０．１５Ｍ２ｍ（为行程距离）。为
了得到更高的精度，在完成第一组测量之后，需要将
反射镜旋转１８０。再重复测量一组数据，将两组数据的均值作为最终的评定结果，这样可抵消反射镜左右两
度测量运用长时间取平均值（４Ｓ内采集４０９６个顺序读数求平均值并显示结果）。另外，由于直线度测量本质是测量两束光的光程差，影响线性测长的因素仍会对直线度测量结果产生影响，尤其是大量程测量，光束完全分开，有必要对光束引人环境补偿，补偿环境

扫描电镜技术在催化剂研究中的应用

扫描电镜技术在催化剂研究中的应用
扫描电镜技术是一种用于研究催化剂的高精度分析技术，在最近几十年来已经被广泛应用于催化剂研究中。

扫描电镜技术可以用来准确地测量催化剂表面的特征，包括其尺寸、形状、布局、表面结构以及表面能。

这种技术可以解决催化剂的形成机理问题、催化剂的结构表征问题、催化剂的表面能量分布问题等。

此外，扫描电镜技术还可以用来研究催化剂的表面形貌，包括表面的凹凸结构，表面的毛细结构，以及表面的尖端形状等。

这些表面信息可以帮助我们了解催化剂的性质，以及表面上发生的化学反应等。

此外，扫描电镜技术还可以用来研究催化剂表面的吸附性能。

通过测量催化剂表面的吸附能力，我们可以了解催化剂的表面结构，以及催化剂表面上发生的化学反应的特性。

扫描电镜技术还可以用来分析催化剂表面的电子结构。

可以通过测量催化剂表面的电子层结构，更好地理解催化剂表面上发生的化学反应以及催化剂的性质。

综上所述，扫描电镜技术是一种高精度分析技术，可以用来研究催化剂的表面结构、表面能量分布以及表面的吸附性能等。

因此，扫描电镜技术可以为催化剂研究提供重要的科学依据，有助于深入理解催化剂的性质和表面上发生的化学反应。

三维激光扫描仪及其测量误差影响因素分析

三维激光扫描仪及其测量误差影响因素分析摘要：最近几年三维激光扫描仪在我国的测绘领域的应用十分广泛，使测绘方面做到了从点到面测量的突破，使测绘的效率显著提高，并且测量出来的数据较为准确，且不受时间、空间的约束。

三维激光扫描是通过对测绘地点或事物扫描构成密集的点，然后激光扫描仪对不同位置光的反射率进行测绘对象的三维建模，在三维扫描仪的测绘中，影响测量数据的因素有很多，通常将造成误差的原因分为两大类：系统误差和偶然误差，所造成的误差又分为仪器误差、环境误差、软件算法误差、操作误差等。

本文从三维激光扫描仪的工作原理、造成误差的原因和减小测量误差三个方面进行了论述。

关键词：三维激光扫描仪；测量误差；影响因素前言：三维激光扫描仪可以对被测量的物体进行快速的激光扫描，而且得到的三维坐标点的数据是非常准确的，然后仪器将数据通过相关的算法的计算，过滤掉无关的干扰数据，最后将处理后的三维坐标点的数据信息进行实景还原，是现如今应用效果较好的测绘技术，它打破了传统的单点测量，给各种测绘工程带来了极大的便利。

1.三维激光扫描仪的工作原理三维激光扫描仪在近几年的各种测量中运用较为广泛。

三维激光扫描仪的核心技术包括激光反射镜、激光自适应焦距控制单元、CDD技术、光机电自动传感装置以及激光发射器。

三维激光扫描仪是利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复制建模出被测目标的三维模型的线、面、体等各种图形数据。

1.影响三维激光扫描仪测量精度的因素在实际测绘操作中，影响三维激光扫描的因素有很多，要想减少或避免测量误差的影响，就必须先了解造成误差的原因，以下是对几种测量误差的分析，2.1仪器误差三维激光扫描仪本身性能的缺陷是影响测量精度的因素之一。

在实际操作测绘中，仪器误差的出现可以分为两个方面：第一是测量距离方面，这方面的误差在测量数据中的表现形式是有显著的周期性的，造成这种误差的原因有两种：一种是因为仪器性能不全面，或者存在一定的缺陷；另一种原因是操作者在操作时的不合理，造成的误差。

光学扫描测量精度的影响因素及对策分析

光学扫描测量精度的影响因素及对策分析1、引言反求工程（或称逆向工程）是一门发展迅速的新兴技术。

实物反求技术被用于基于已有产品实物的产品再设计，或对一些无法用数字化手段直接表述和设计、而只能以实物形式表达的产品模型（如油泥模型）进行数字化转换，以实施对这些产品的数字化设计与制造。

例如，在对飞机、等飞行器的外型进行空气动力学设计时，基于实验优化得到的实物模型无法直接用现有的CAD/CAM系统进行建模表述，因此，为了实现这些飞行器的数字化设计与制造，就利用实物反求工程中的点云数据采集技术将实物模型转换为CAD模型。

目前，实物反求技术已在新产品设计、产品维修、产品在线检测等方面得到了广泛应用。

在实物反求工程中，为实现对象数字化，利用相应的测量或扫描设备对产品三维实物模型进行测量或扫描，以获得实物模型的空间拓扑离散点数据点云。

因此，点云数据采集是实物反求时首先完成的工作。

在各种实物测量技术中，近年来出现的光学扫描点云数据采集技术具有测量效率高、数据完整性好、适用范围广、可采集数据范围宽（从数毫米至数十米）等诸多优点。

近年来，国内不少高校和科研院所对实物反求技术进行了大量研究和开发，并在一些关键技术上有所突破。

通过自主开发和技术合作，国内在接触式测量技术及设备的开发与应用上已日趋成熟。

但对于非接触测量的光学扫描点云数据采集技术，目前还很少见到有国内研制开发的成熟产品及其在汽车、模具等行业成功应用的公开报道。

为对光学扫描点云数据采集及处理技术的研究与开发，并提供对外技术服务，现结合工作实践对此进行了研究和分析，并提出了相应的解决方案。

2、测量误差主要表现形式（1）采集数据缺失或数据密度达不到要求。

用这种不完整的数据进行点云拟合，误差较大，难以达到要求的测量精度。

（2）对同一表面的数据采集结果表现为多层点云。

这种情况往往出现于被测对象为大型工件或工件为透明物体时。

（3）单幅采集数据不准确，影响整体测量精度。

（4）累积误差过大，使测量结果出现明显偏差。

场发射扫描电子显微镜参数

场发射扫描电子显微镜参数：1．工作条件:1.1电源: 230V (-6%/+10%) / 50Hz (±1%)1.2 主机功耗：< 3.0 kV A1.3运行环境温度: 17-23 C1.4运行环境：相对湿度< 80% (无冷凝)1.5残余交流磁场<100nT (非同步频率)；<300nT (同步频率)1.6噪音：< 60 dBC1.7干燥无油压缩空气4-6 bar1.8仪器运行的持久性：可连续运行2．设备用途：2.1高分辨扫描电子显微分析系统主要用于纳米材料的超高分辨微观形貌观察和微区分析。

独特的双物镜设计以及低电压成像技术，对导电性不好的样品等适用性更强。

具有低真空功能，对不导电样品进行更全面的分析。

3．技术规格3.1 电子光学系统3.1.1 分辨率：二次电子（SE）像*3.1.1.1高真空模式：15 kV时优于1.0 nm；1 kV时优于1.4 nm（非减速模式）*3.1.1.2 低真空模式：30kV时优于1.5nm*3.1.2背散射（BSE）像：100V时优于3.5 nm3.1.3 放大倍率范围：1 ～1,000,000倍(根据加速电压和工作距离的改变，放大倍数自动校准)3.1.4 着陆电压：50V 至30 kV3.1.5 电子枪：高稳定度Schottky肖特基场发射电子枪*3.1.6电子束流：0.6pA ～200 nA，连续可调，既保证对高分子纳米材料高分辨成像所需的低速流，也要保证EDS和EBSD分析所需的高束流高效率。

3.1.7 束流稳定性：每10小时< 0.4%*3.1.8 具有双物镜系统（电磁透镜和静电透镜），保证对纳米材料、不导电有机无机材料、合金、磁性材料的全方位分析*3.1.9 物镜光阑：物镜光栏应能自加热自清洁；无需拆卸镜筒即可更换物镜光阑。

至少6孔光阑设计3.1.10 电子束位移范围：不小于±110um3.2 样品室和样品台3.2.1 样品室尺寸：不小于360mm×360mm*3.2.2 抽屉式大开门结构，样品台安装在仓门上，全方位观察，方便取放样品，防止碰撞3.2.3样品台：五轴运动全对中样品台，有效移动范围：X /Y ≧110mm，Z ≧25mm，T = -10°to +70°，R= 360°连续旋转3.2.4样品台最大承重量不小于2.0 kg3.2.5最大样品高度不小于65mm，分析工作距离不小于5mm3.2.6重复精度：2um (X/Y 方向)，步进进度优于100nm3.2.7至少15个探测器/附件接口（所有端口程序均免费开放，可安装能谱、波谱、EBSD、CL、STEM探头、红外探头、拉曼等），方便后期升级*3.3 探测器：3.3.1 电子探头：样品室二次电子检测器极靴内二次电子探测器极靴内背散射电子探测器低真空二次电子探测器3.3.2 样品室镜头安装背散射电子探测器3.3.3 样品室IR-CCD相机3.3.4样品室光学显微镜导航相机探头3.4 真空系统*3.4.1完全无油真空系统（标配高真空模式和低真空模式，要求有验收指标）3.4.2 一个220L/S的涡旋干泵和一个分子泵3.4.3 两个离子泵*3.4.4 穿过透镜的压差真空系统（列出原理），保证真空条件下避免对系统的污染。

扫描反射镜的支撑与面型精度的静力学分析

第２卷第１期５１
文章编号：０６—９４（０８１ —０８０１０３８２０）１００— ４
计
算
机
仿
真
２８１０年ｌ月０
扫描反射镜的支撑与面型精度的静力学分析
王俊善，翟林培丁亚林，，肖占全
（．１中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１０３２中国科学院研究生院，３０３；．北京１０３００９）
摘要：航空相机的扫描反射镜在自重和温度变化条件下，会产生反射镜支撑结构和反射面的应力变形，须对结构作受力分必析。利用ＭＣＮｔｎＭＣＰｔｎＳ／￣ｒ，Ｓ／ａａ有限元分析软件，ａｒ首先建立了反射镜支撑结构的有限元分析模型，并在此模型的基础上对比分析了刚性支撑和柔性支撑的面型精度，结果表明柔性支撑明显减小了反射镜的变形，达到了面型精度；最后分析了反射镜在固定空间位置时随温度的变形，以及在不同空间位置时，随温度的变化和在自重条件下的面型变化，析得出：分在扫描反射镜不同的工况中，反射镜均满足面型要求。以上分析表明，此反射镜的柔性支撑结构的设计，消除或减小了反射镜内的应力和变形，达到反射镜面型的变化不能大于［Ｖ６ｎＰ］＝３ｍ的预期目。标关键词：空相机；航扫描反射镜；支撑结构；面型精度；静力分析
ｒｎｔｅｐｐｒｃｅｔｄａｍｏｅｆｃｎｉｇｍｉｏｕｐｒｉｇｓｒｃｒｅａａｙｅｈｉｅｅｃｓｏｅｐａｅｐｅｉｉｎａ，ｈａｅｒａｅｄｌｏａｎｎｒｒｓｐｏｔｔｔｕ，ｎｌｓｄｔｅｄｆｒｎｅｆｔｌｎｒｃｓｏｓｒｎｕｈｂｗｅｎｒｇｄａｄｆｘｂｅｓｐｏｔｇｓｒｃｕｅｔｅｏｎｅｕａｅｌｔｒｍｉｉｈｄｔｅｄｓｏｉｎｃｅｌｎａ— ｅｅｅｉｎｅｉｌｕｐｒｉｔｕｔｒ，ｎｐｉｔｄｏｔｔｔｈａｔｎｓｅｈｉｒｏｌａｙａｄｓｔｌｎｈｈｔｅｔｔｒｉｆｄｔｅｒｑｉｍｅｔｆｐａｅｐｅｉｏｓｅｈｅｕｒｎｌｒｃｓｎ．Ｆｎｌ，ｉａａｙｅｈｉｔｒｏｆｈｌｒｔａｈｎｅｌｎｉｈｉｅｏｎｉｉａｌｙｔｎｌｓｄｔｅｄａｏｔｎｏｅｍｉｏｈｔａｇｄａｏｇｗｔｔｅｉｔＴｃｈｔｍｐｒｔｒｈｎｅｅｃＴｅｒｓｈｉｄｃｔｓｔａｈｒｒｓｔｆｄｔｅｒｑｉｍｅｔｏｌｎｒｃｓｏ，ｈｎｃｍｅａｅｅａｕｅｃａｇ，ｔ．ｈｅｕｎｉａｅｈｔｅｍｉｒａｉｅｅｕｒｔｏｓｉｈｅｎｆｐａｅｐｅｉｎｗｅａｒｉｗｒｅｎｄｆｒｎｏｄｃｓｓＴｅａｏｅａａｙｉｓｏｓｔａｅｉｌｕｐｒｎｔｃｕｅｅｉｎｔｄｏｅｕｅｈｏｋｄｉｉｅｅｔｌａａｅ．ｈｂｖｌｓｓｈｗｈｔｘｂｅｓｐｔｇｓｒｔｒｌｎｌｆｏｉｕｍｉａｅｒｒｄｃｄｔｅ

扫描电镜在金属材料检测中的应用

扫描电镜在金属材料检测中的应用加工工艺进步，金属材料制造技术几乎每天都在不断进步，有效保证了金属材料的卓越性能。

然而，在质量检测方面，由于过程控制和材料损伤的不可避免，出现了许多问题。

为了解决这些问题，金属材料行业开始考虑使用扫描电镜（SEM）在金属材料检测中的应用。

扫描电镜可以提供高精度的影像，使操作者可以清楚地观察到缺陷的位置，准确诊断缺陷的大小及其类型。

此外，扫描电镜还可以提供多种不同的采样技术，例如原子力显微镜（AFM）、电子能谱（ES）和X射线（XRD），使分析可以从化学、物理和机械方面进行。

金属材料行业使用扫描电镜（SEM）的益处是显而易见的，它可以帮助解决表面缺陷检测和内部缺陷检测，从而改善产品质量管理和制造流程控制。

在表面缺陷检测方面，扫描电镜可以提供非常高精度的成像，可以用于检测微小缺陷，有效抑制任何可能显示在表面的材料缺陷。

扫描电镜可以帮助在金属表面上识别微量的缺陷，从而有利于质量管理。

此外，由于扫描电镜（SEM）可以提供出色的成像，因此可以用于检测金属材料内部缺陷。

通过扫描电镜，我们可以清楚地看到金属材料内部缺陷的位置、形状和大小，这有助于快速准确地诊断问题，从而避免任何可能导致缺陷发展的潜在风险。

另外，扫描电镜还可以用于产品复原，以实现金属材料的准确测量。

通过基于图像的自动测量，可以在几分钟内识别出复杂的被测材料的尺寸和形状，这有助于准确测量金属材料，以确保其质量和可靠性。

最后，扫描电镜可以帮助金属材料行业更加有效地利用生产资源，降低制造成本。

它可以帮助企业更好地控制和检测产品质量，从而提高可靠性，降低损失，减少制造成本。

总之，扫描电镜（SEM）为金属材料行业提供了一种快速准确、高效灵活的技术，有助于更好地控制产品质量，提高质量，降低制造成本，同时提供可靠的制造流程控制解决方案。

因此，扫描电镜在金属材料的检测、分析和测量中的应用受到了金属材料行业的广泛欢迎。

-扫描探针显微分析技术(共34张PPT)

一种典型的AFM悬臂和针尖
位置检测部分
在原子力显微镜/AFM的系统中，当针尖与样品之间有了交互作用之后，会使得悬臂cantilever摆动，所以当激光照射在微悬臂的末端时，其反射光的位置也会因为悬臂摆动而有所改变，这就造成偏移量的产生。在整个系统中是依靠激光光斑位置检测器将偏移量记录下并转换成电的信号，以供SPM控制器作信号处理。
原子力显微镜/AFM便是结合以上三个部分来将样品的表面特性呈现出来的：在原子力显微镜/AFM的系统中，使用微小悬臂（cantilever）来感测针尖与样品之间的相互作用，这作用力会使微悬臂摆动，再
20世纪三十年代早期卢斯卡（E.
图5溅射过程中，不同厚度的透明导电涂层ITO的表面形貌像
三种观察原子的方法比较
空间分辨率样品制备测量条件结构信息
图像
TEM 1--10Ǻ 超薄切片真空
2维
直观
X—衍射
STM/AFM
1Ǻ
结晶样品mg级量
平均结构参数，三维内部结构
拟合、重构
1 Ǻ（Z：0.1 Ǻ ）
反馈系统
在原子力显微镜/AFM的系统中，将信号经由激光检测器取入之后，在反馈系统中会将此信号当作反馈信号，作为内部的调整信号，并驱使通常由压电陶瓷管制作的扫描器做适当的移动，以保持样品与针尖保持一定的作用力。
AFM系统使用压电陶瓷管制作的扫描器精确控制微小的扫描移动。压电陶瓷是一种性能奇特的材料，当在压电陶瓷对称的两个端面加上电压时，压电陶瓷会按特定的方向伸长或缩短。而伸长或缩短的尺寸与所加的电压的大小成线性关系。也就是说，可以通过改变电压来控制压电陶瓷的微小伸缩。通常把三个分别代表X，Y，Z方向的压电陶瓷块组成三角架的形状，通过控制X，Y方向伸缩达到驱动探针在样品表面扫描的目的；通过控制Z方向压电陶瓷的伸缩达到控制探针与样品之间距离的目的。

第三章2 测量仪器精度分析

a a e2 ds0 y 0.0005 y 0.0005s 2f 2f
e2 与s成正比，∴该项误差可通过减小s来减小。
3. 测杆与导套之间的配合间隙Δ所引起的误差e3
测杆与导套之间的配合间隙Δ引起测杆的倾侧，一方面，使量杆在测量线方向上有长度变化（如图）：
e30 l l cos l (1 cos ) l 2 sin
1—反射镜；2—目镜；3、19—示值范围调节螺钉； 4—光学计管； 5—螺钉； 6—立柱， 7—横臂；8 —横臂紧固螺钉；9—横臂升降螺母，10一底座；11一工作台调整螺钉；12一圆工作台；13 —测杆抬升器； 14—测帽； 15 —光学计管固定螺钉；16 —偏心调节螺钉； 17 —偏心环固定螺钉；18 —零位微调螺钉
测量理论值当反射镜为垂直光轴时像与原像重合当测量时测杆移动s距离后反射镜绕支点摆动tgtg数有关就仪器而言该项误差是未定系统误其范围具体值不确定但对某一测量量而为减少该理论误差实际的仪器在结构上设计了综合调节环节来补偿该误差通过调整杠杆长度a来实现
第四章
测量仪器的精度分析
思考题
• 以立式光学计和球径仪为例，分析仪器的测量精度。
12 2 2
⒋ 读数误差
人为读数必然引入误差，除粗大误差不计，仪器单次读数误差可以估计为仪器分度值的 1/10（Δ40）。由于光学计确定一个量值需要两次读数，∴读数误差应为两次的平方和根：
2 40
二、误差的传递分析计算方法
误差的传递分析计算：将源误差Δi折算到仪器被测量si（输入）的变化值——仪器（局部）误差的过程，得出：
原理
当反射镜为垂直光轴时，像与原像重合，即y =0。当测量时测杆移动s 距离后，反射镜绕支点摆动φ 角。且：

一种扫描转镜的结构设计

一种扫描转镜的结构设计摘要：随着人类社会的发展和时代的进步，对天气状况的预测要求也越来越高，激光雷达使微波雷达的重要补充，可以高精度、实时测量大气风场。

扫描转镜是激光雷达的重要组成部分，实现激光在伺服系统控制下按要求的方位和俯仰转动的机械装置。

本文设计了一种结构紧凑、密封性好、重量轻的扫描转镜，文中详细描述了该扫描转镜的结构特征，计算了其传动系统的相关参数，并通过有限元软件对其主要结构件进行力学仿真分析。

文中所述扫描转镜对激光雷达设计具有指导意义。

关键词：扫描转镜；驱动力矩；传动系统；风力矩。

One Structure Design Of Rotating Scan MirrorHE Yonghong，JIA Jian（Nanjing NRIET Industrial Co.，Ltd.，Nanjing 211100，China）Abstract：With progress of human society and development of time，the demand of weather forecast is more and more exactitude.The laser radar can survey wind more exact in real time which is a most important complementarity of microwave radar.The rotating scan mirror is an important part of laser radar，which is a mechanical device to realize the required azimuth and elevation rotation of laserunder the control of servo system.In this paper a rotating scan mirror with compact structure，good sealing and light weight is designed，the structural characteristicsare described in detail，the relevant parameters of its transmission system are calculated，and the mechanical analysis of the main structural parts is carried out.Key words：rotating scan mirror；driving moment；transmission system；wind moment引言目前，由于微波雷达不具有晴空探测能力，而激光测风雷达由于相对于微波来说波长较短，大气的后向散射强。

扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)

摘要：简要介绍了扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）两种当前主要的电子显微分析工具在存储器器件分析过程中的应用，讨论了它们各自的适用范围以及测量精度，指出两者的有机结合可以得到比较全面的分析结果。

关键词：扫描电子显微镜；透射电子显微镜；栅氧化层中图分类号：TN16；TP333. 5 文献标识码： A 文章编号：1003-353X(2004)05-0068-041 引言在半导体制造过程中，为了对质量进行监控或者进行可靠性分析，需要对集成电路芯片的形貌进行剖析。

半导体存储器的分析是IC芯片分析中一个有代表性的例子。

由于存储器是规则结构，每个存储单元的电路和版图都是完全重复一致的，比较容易设计，因而它一般都是作为先进工艺技术开发的先导产品。

存储器的分析研究对集成电路的技术发展起着重要的作用。

存储器器件的显微分析最初使用的工具是光学显微镜，其过低的分辨率已经不适应当代超大规模集成电路的分析需求，扫描电子显微镜（SEM）已成为器件结构分析的重要手段。

但是现代半导体制造工艺正在飞速发展，深亚微米器件已经投入量产，器件的薄膜厚度最薄只有几个纳米。

对于这些器件的分析，必须采用更高分辨率的显微镜来观察，于是透射电子显微镜（TEM）[1]越来越多地参与到存储器器件的制造和分析过程。

这两种电镜分析构成了当今电子显微分析的主要手段。

2 制样电子显微分析的对象一般是芯片的某个特定部位以及它的周围区域，因此需要对检测的半导体芯片进行预处理，从而制备出可以观察的样品。

在存储器器件结构分析和集成电路工艺诊断中，常用的观察范围是与IC芯片表面正交的截面（垂直剖面），因为垂直剖面可提供各工艺层间的相互关系和由边缘和接触所产生的台阶形状的信息。

SEM制样对样品的厚度没有特殊要求，可以采用切、磨、抛光或解理等方法将特定剖面呈现出来，从而转化为可以观察的表面。

这样的表面如果直接观察，看到的只有表面加工损伤，一般要利用不同的化学溶液进行择优腐蚀，才能产生有利于观察的衬度。

碳化硅扫描反射镜支撑结构设计

碳化硅扫描反射镜支撑结构设计碳化硅是一种具有极高热韧性，电学特性和自清洁效率的材料，在激光技术领域有着广泛应用。

扫描反射镜主要应用于激光轨道激光打印设备，而碳化硅板的优点正合适于用于支撑扫描反射镜的支撑结构。

为了对碳化硅板的应用以及支撑结构的设计提出建议，本文将进行相关研究。

首先，本文将从碳化硅的特性出发。

碳化硅的材料特性主要包括高温性能、高热韧性和耐磨性。

耐高温性表明，碳化硅可以用于承受侧向振动或螺旋上下行运动等情况下的高温应用环境。

耐高热韧性表明，碳化硅可以承受高热震动和快速变化的温度。

同时，碳化硅还具有良好的电气绝缘性能和低电阻性能，它可以经受手动、气动或自动控制，同时可以安全地与其他电子组件相接触。

此外，碳化硅还具有优良的水分抗渗和防潮特性，可以有效保护电子元件的室内性能。

接下来，本文将研究碳化硅板在支撑扫描反射镜的支撑结构中的应用。

碳化硅板可用于作为扫描反射镜支撑结构，采用多孔气孔结构断面设计，可以充分利用材料的力学性能和热韧性，以降低支撑结构的重量。

设计结构的关键要点在于减少碳化硅膜和支撑结构之间的热流耗散及提高碳化硅表面的光面粗糙度，以确保结构的稳定性。

另外，为了保证支撑结构的精度，必须确保螺钉对于碳化硅表面的姿态完全稳定，可以采用特殊设计的螺纹螺栓，这样可以有效降低螺钉引起的螺纹力。

本文针对碳化硅扫描反射镜支撑结构的设计进行了分析。

首先，从碳化硅材料特性出发，勾画出了使用碳化硅板作为扫描反射镜支撑结构的可行性。

其次，针对支撑结构的重量优化，采用多孔气孔结构断面设计，并采用特殊螺纹螺栓的设计，为螺钉的安装和调整提供了保护。

最后，为了解决支撑结构的拓扑优化，采用碳化硅板的特性，可以有效改善扫描反射镜的可靠性和稳定性。

通过以上对碳化硅扫描反射镜支撑结构设计的分析，可以发展出许多具有可行性的技术设计方案，来为碳化硅应用技术提供借鉴。

扫描隧道显微镜分析原理及方法

扫描隧道显微镜 (1981)
tip
10A
sample
A
tunneling current
A＝3
隧道电流 I
分辨率 = A + ) e2 d
(nm) 0.1 eff 0.05nm
原理：
1
I V b exp( A2 S)
STM仪器：
电子反馈系统控制隧道电流
计算机控制针尖扫描针尖将随样品表面起
HL-II 型扫描探针显微镜•长度定标功能
HL-II 型扫描探针显微镜
局限性与发展:局限
不能准确探测微粒间的某些沟槽要求样品必须是导体、半导体
局限性与发展:发展
AFM (Atomic Force Microscope) LFM (Laser Force Microscope) MFM (Magnetic Force Microscope) EFM (Electrostatic Force Microscope) BEEM (Ballistic-Electron-Emission Microscope) SICM (Scanning Ion-Conductance Microscope) STP (Scanning Tunneling Potentiometry) PSTM (Photon Scanning Tunneling Microscope) SNOM (Scanning Near-Field Optical Microscope)
计算机控制系统：硬件
计算机控制系统：软件
扫描
表面扫描扫描隧道谱功函数谱
定标
定标视图
图象处理
滤波对比度拉伸三维表面显示
纳米加工
HL-II 型扫描探针显微镜