I. فحص الأسطح المستوية والكروية: حجر الزاوية في البصريات الدقيقة
يعتبر فحص الأسطح المستوية والكروية بمثابة "قوة التثبيت" للأنظمة البصرية، حيث تتمثل المتطلبات الأساسية في الدقة المطلقة ومقاومة التشويش.
1. التفتيش المباشر على واجهة الموجة (قياس التداخل)
● مقياس التداخل فيزو:
○ المبدأ: تداخل المسار المشترك، تشترك المرآة القياسية والمرآة قيد الاختبار في نفس المسار البصري.
○ المزايا: دقة عالية للغاية. ونظرًا للتداخل الكبير بين مسارات الضوء المرجعي والقياسي، يمكن إلغاء الانحرافات المتبقية في النظام بشكل طبيعي.
○ القيود: قياس التداخل التقليدي لتغيير الطور حساس للغاية للاهتزاز، ويتطلب عزلًا صارمًا للاهتزاز والتحكم في درجة الحرارة.
مخطط المسار البصري لمقياس التداخل Fizeau
●مقياس التداخل الديناميكي (نوع مقاوم للزلازل):
○ المبدأ: يتم تحقيق تحول الطور المكاني ضمن إطار واحد باستخدام مصفوفة مستقطبة، والحصول في نفس الوقت على صور متعددة لفرق الطور لتحقيق قياس فوري للمقاومة الزلزالية.
○ المزايا: مقاومة الزلازل اللحظية، المنقذ للمراقبة عبر الإنترنت في الغرف المفرغة، والبيئات ذات درجات الحرارة العالية والمنخفضة، ومباني المصانع الصاخبة.
○ العيوب: خطأ غير شائع في المسار البصري. يتم فصل الضوء المرجعي ومسارات ضوء القياس، ولا يمكن إلغاء انجراف النظام؛ علاوة على ذلك، نظرًا للتصوير القائم على الإطار، تبلغ دقة العرض الجانبية 1/4 فقط من دقة مقاييس التداخل التقليدية، مما يجعل من الصعب التقاط الأخطاء المتوسطة عالية التردد.
مبدأ عمل مقياس التداخل الديناميكي
2. كشف المنحدر (الطريقة التفاضلية)
● شاك هارتمان:
○ المبدأ: يتم تجزئة واجهة الموجة وتصويرها باستخدام مصفوفة من العدسات الدقيقة. يتم حساب ميل واجهة الموجة باستخدام إزاحة بقعة الضوء بالنسبة إلى الموضع المرجعي، وبالتالي إعادة بناء شكل السطح.
○ المزايا: نطاق ديناميكي كبير للغاية، لا حاجة لمصدر ضوء متماسك، هيكل مدمج.
○ القيود: الدقة المكانية محدودة بكثافة فتحة العدسة الدقيقة، والدقة المطلقة منخفضة نسبيًا (حوالي 1/50 لامدا).
مبدأ عمل هارتمان
● تداخل القص الجانبي (LSI):
○ المبدأ: تداخل اختلال جبهة الموجة للحصول على معلومات تفاضلية (منحدر) لواجهة الموجة.
○ المزايا: لا يتطلب ضوء مرجعي، يمتلك خصائص المسار المشترك، ولديه مقاومة ممتازة للاهتزاز. يُستخدم بشكل شائع لمعايرة واجهة الموجة في الموقع للأطوال الموجية القصيرة جدًا (مثل EUV) أو الأنظمة شديدة التكامل.
○ القيود: كقياس تفاضلي، تعتمد إعادة بناء واجهة الموجة بشكل كبير على خوارزمية التكامل، وتكون الدقة محدودة بحجم كمية القص. يتم استخدامه عادةً كحل معايرة على مستوى النظام.
مبدأ العمل لمقياس تداخل القص العرضي
ثانيا. اختبار السطح شبه الكروي: من التعويض الهندسي إلى تقنيات الحيود
إن جوهر اختبار السطح اللاكروي هو "التبسيط"، وتحويل واجهات الموجات اللاكروية المعقدة إلى مجالات أو مستويات يمكن قياسها بسهولة من خلال طرق التعويض.
1. اختبار واجهة الموجة المباشرة (تداخل تعويض النقطة الخالية)
● اختبار النقطة الفارغة:
○ المزايا: التوليف الذاتي للبصريات الهندسية، مسار بصري بسيط، تكلفة منخفضة.
○ القيود: سوء التعميم؛ يقتصر على الأسطح التربيعية. لا يمكن التعامل مع الأسطح شبه الكروية أو ذات الشكل الحر ذات الترتيب العالي.
مبدأ العمل للكشف عن خالية من الصور
● معوضات الانكسار (مثل معوضات أوفنر):
○ المزايا: تقنية ناضجة، مناسبة للأسطح شبه الكروية التقليدية ذات القطر الكبير.
○ القيود: عملية تصنيع معقدة للغاية وتجميع/تعديل حساس. يجب التحكم بشكل صارم في الانحراف عن المحور؛ حتى أخطاء التجميع الدقيقة يمكن أن تؤدي إلى انحرافات محورية شديدة، مما يتداخل مع تحديد شكل السطح.
مبدأ عمل معوض الانكسار
● التصوير المجسم الحسابي(كغ):
○ المزايا: التعويض الشامل. يمكنه دمج ميزات المحاذاة، وتحويل المحاذاة المادية المملة في الموقع إلى محاذاة هندسية مدعومة بالبرمجيات، وتجنب "فخاخ التجميع والضبط" للمعوضات التقليدية بشكل فعال.
○ القيود: الافتقار إلى التنوع. لها سمة "مخصصة"؛ يتطلب كل سطح شبه كروي تكاليف تصميم وتخصيص مستقلة.
CGHمبدأ العمل
2. مخططات الكشف الأخرى
● خياطة الفتحة الفرعية (SSI):
○ المبدأ: يتم استخدام مقاييس التداخل لقياس المناطق المحلية ذات التغيرات الصغيرة في المنحدرات، ومن ثم يتم إجراء عمليات الربط الرياضي.
○ المزايا: باستخدام مقياس التداخل ذو الفتحة الصغيرة والتوليف الخوارزمي، يتغلب هذا على قيود حجم المستشعر، ويحقق اكتشافًا عالي الدقة للفتحة الكبيرة جدًا، ومكونات لا كروية كبيرة، ويوازن بين دقة القياس ومرونة النظام.
○ القيود: من الصعب التحكم في الخطأ التراكمي؛ اعتماد كبير للغاية على مرحلة الإزاحة الدقيقة.
مبدأ العمل الربط الفتحة الفرعية
ثالثا. مقارنة شاملة: مصفوفة منطق الاختيار
رابعا. الخاتمة: التوازن في المنطق الهندسي
إن اختيار طرق الفحص البصري الدقيقة هو في الأساس عملية موازنة بين الدقة والكفاءة والتكلفة.
● الدقة هي بيت القصيد: في ظل الظروف البيئية الحالية، تأكد من أن خطأ الفحص كافٍ لدعم تقارب المعالجة، ومنع فشل النظام بسبب "الجودة غير الكافية".
● الكفاءة هي الحياة: ضمن إمكانيات المعالجة الحالية، اختر الطريقة التي تتمتع بأسرع ردود الفعل وأبسط عملية تجميع وتعديل، مما يمنع ركود البحث والتطوير بسبب "تكرار العمليات".
●التكلفة هي الحد: خلال فترة ميزانية محدودة، اختر المسار الذي يتمتع بأعلى عائد إجمالي على الاستثمار، مما يمنع إهدار الموارد بسبب "الجودة المفرطة".
فقط "معيار الفحص" الذي تم تحديده ضمن هذه الخطوط الحمراء الثلاثة يمكنه دفع التكرار الفعال للحلقة المغلقة للمعالجة. إن العودة إلى المنطق الهندسي السليم والبدء من الاحتياجات هو المفتاح لتحقيق ضعف النتيجة بنصف الجهد.
عنزيكسينجبصريات
نينغبو Zhixing تكنولوجيا البصريات المحدودةيركز على التصوير المجسم الحسابي عالي الدقة (CGH) حلول فحص مخصصة لحل نقاط الألم الأساسية في قياس الأسطح شبه الكروية والحرة.
