壓電納米掃描系統是由精密壓電納米定位臺與壓電控制器組成，系統可完成單軸或多軸的納米精度的運動(dòng)控制。下圖中為芯明天的一款小體積型Z向壓電納米掃描系統。

干涉測量 

干涉測量是基于電磁波的干涉理論，通過(guò)檢測相干電磁波的干涉圖樣、頻率、振幅、相位等屬性，將其應用于各種相關(guān)測量的技術(shù)的統稱(chēng)。用于實(shí)現干涉測量術(shù)的儀器被稱(chēng)作干涉儀。在當今科研領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域等，干涉測量術(shù)都發(fā)揮著(zhù)重要作用，包括天文學(xué)、光纖光學(xué)、工程測量學(xué)等。

在干涉測量中常用的工具是邁克爾遜干涉儀，一般可將相干光源的單條入射光束分成兩條相同的光束。每條光束的傳播路徑（稱(chēng)為光程）不同，并在到達探測器之前重新會(huì )合。每條光束的傳播距離不同使它們之間產(chǎn)生相位差。該相位差形成了可通過(guò)探測器捕獲的干涉條紋。如果單條光束沿兩個(gè)光路分開(kāi)（測量光路和參考光路），則利用相位差便可判斷出所有可改變光束相位的因素。

邁克爾遜干涉儀原理圖

干涉物鏡

干涉物鏡就是將顯微鏡物鏡與干涉儀結合起來(lái)設計而成的一種特殊的顯微鏡物鏡。它的原理是一束光通過(guò)分光鏡后，將光直接射向樣品表面和內置反光鏡，從樣品表面反射的光線(xiàn)和內置反射鏡反射的光線(xiàn)再結合，就產(chǎn)生了干涉圖案。

干涉物鏡可用在非接觸光學(xué)壓型測量設備上，通過(guò)此物鏡可得到表面位圖和表面測量參數等，也可用來(lái)檢測表面粗糙度，測量精度非常高，在一個(gè)波長(cháng)之內。

三種干涉物鏡結構圖

Michelson型

 
Mirau型

Linnik型

壓電納米定位掃描系統應用于多軸籠式干涉系統

系統實(shí)物圖

在系統工作時(shí)，通過(guò)納米移動(dòng)臺驅動(dòng)待測樣本表面在垂直方向上均勻、緩慢、連續運動(dòng)，改變測量光路與參考光路的光程差。

垂直掃描的過(guò)程中，相機依次獲取一系列的白光干涉圖，通過(guò)三維形貌恢復算法計算并定位出每個(gè)像素點(diǎn)的零光程差位置，即可得到相應的高度信息，從而恢復出待測表面的三維形貌。

通過(guò)下面兩個(gè)視頻可觀(guān)察到，當驅動(dòng)微納米移動(dòng)臺帶動(dòng)樣本在垂直方向上進(jìn)行掃描時(shí)，相機采集到的白光干涉條紋隨著(zhù)移動(dòng)臺的掃描而發(fā)生位移。

在該系統中采用的是芯明天P70.Z8S壓電納米掃描臺，它的產(chǎn)品技術(shù)參數如下。

型號：P70.Z8S（直驅機構）

運動(dòng)自由度：Z

行程范圍：8μm（@150V）

傳感器類(lèi)型：SGS

閉/開(kāi)環(huán)分辨率：1/0.6 nm

閉環(huán)線(xiàn)性度：0.25 %F.S.

閉環(huán)重復定位精度： 0.16%F.S.

俯仰/偏航/滾動(dòng)：<10 μrad

承載能力：200 g

閉環(huán)響應時(shí)間：20ms

空載諧振頻率：3.6 kHz

加載諧振頻率：1.5kHz（200g）

靜電容量：1.6 μF

重量：128.5 g