一种自溯源干涉式位移传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种自溯源干涉式位移传感器，涉及位移传感器领域，包括：光源、第一分束器、反射模块、分析器、光电探测器和信号处理器；所述第一分束器用于将光源产生的光进行分束，得到第一衍射光和第二衍射光；所述反射模块设置在所述第一分束器和所述分析器之间；所述反射模块用于将所述第一衍射光和所述第二衍射光反射至所述分析器；所述第一分束器与所述分析器平行；待测物固定在所述分析器上；所述分析器用于将所述反射模块的反射光进行劳厄衍射，得到干涉光；所述光电探测器用于将所述分析器产生的干涉光转换为电信号；所述信号处理器与所述光电探测器连接；所述信号处理器用于根据所述电信号确定位移。本发明专利技术能够增大待测物的安装空间。安装空间。安装空间。

【技术实现步骤摘要】
一种自溯源干涉式位移传感器


[0001]本专利技术涉及位移传感器领域，特别是涉及一种自溯源干涉式位移传感器。

技术介绍

[0002]高分辨、高稳定性的位移测量系统不仅是现在基础自动化检测系统之一，而且是高精密加工和科学研究的重要保障手段。尤其在芯片制造的光刻机领域研究、航空航天、科学研究都迫切需求高分辨力、高稳定性的位移测量系统。
[0003]目前测量位移的手段以激光干涉仪测量位移居多，由于激光干涉仪具有波长可溯源性、测量精度高、测量范围大的优点被广泛应用。但由于激光干涉仪易于受到空气折射率、温度、湿度、震动等环境因素的影响。因此衍生出另一种光栅干涉位移测量手段，光栅干涉仪具有不易受环境影响的优点，让光栅干涉位移测量可以更加方便的应用到实际的工程应用中，但由于光栅干涉仪没有直接溯源性，并且其分辨力受到光栅栅格间距的影响，目前加工水平无法再进一步加工过小的栅格间距，从根本上限制了光栅干涉仪的位移测量分辨力，导致光栅干涉仪无法应用于超精密加工领域。一种自溯源干涉位移传感从根本上解决了激光干涉仪和光栅干涉仪的缺点。
[0004]一种自溯源式干涉位移传感器包括X射线干涉模块、信号处理模块和位移显示模块组成。其特点是能够进行高精度的微位移测量。是一种新型的位移测量手段，以单晶硅作为光栅，以单晶硅的硅晶格间距作为栅距，利用布拉格衍射产生干涉信号进行位移测量。具有测量分辨力高、不易受环境干扰、结构简单的优点。根据中国计量科学研究院最新长度量值溯源基准，把硅晶格作为最新长度基准，因此一种自溯源式干涉位移传感器还拥有直接溯源的优点。但普遍存在测量范围小，安装空间有限的问题。
[0005]德国计量研究院的AndrewYACOOT教授在2011年研制的X射线位移传感器，它是由三块平行的单晶硅构成的，如图1所示，基于晶体衍射原理，x射线干涉仪，以布拉格衍射角入射至第一层S从第一层衍射的两束入射到第二层M，可以认为是类似于光学干涉仪中的两块镜子。再产生两对衍射光束，每对衍射光束中有一束会聚在第三片分析器A上。这两束产生的条纹图案的周期等于x射线衍射的点阵平面的周期。这种干涉仪最大的缺点是测量范围只有10um，而且第一层至第三层为一个整体不可分离，给待测物安装空间带来困难。因此增大测量范围、给待测物提供更大空间具有重要价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种自溯源干涉式位移传感器，实现直接溯源，及增大待测物的安装空间。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种自溯源干涉式位移传感器，包括：光源、第一分束器、反射模块、分析器、光电探测器和信号处理器；
[0009]所述第一分束器用于将光源产生的光进行分束，得到第一衍射光和第二衍射光；
所述反射模块设置在所述第一分束器和所述分析器之间；所述反射模块用于将所述第一衍射光和所述第二衍射光反射至所述分析器；所述第一分束器与所述分析器平行；待测物固定在所述分析器上；所述分析器用于将所述反射模块的反射光进行劳厄衍射，得到干涉光；所述光电探测器用于将所述分析器产生的干涉光转换为电信号；所述信号处理器与所述光电探测器连接；所述信号处理器用于根据所述电信号确定位移。
[0010]可选地，所述反射模块包括第一反射镜和与所述第一反射镜平行设置的第二反射镜；所述第一反射镜和所述第二反射镜均与所述第一分束器垂直；所述第一反射镜用于将所述第一衍射光反射至所述分析器；所述第二反射镜用于将所述第二衍射光反射至所述分析器。
[0011]可选地，所述反射模块包括第一反射镜和与所述第一反射镜垂直的第二分束器；所述第一反射镜与所述第一分束器垂直；所述第二分束器与所述分析器平行；所述第一反射镜用于将所述第一衍射光反射至所述分析器；所述第二分束器用于将所述第二衍射光进行劳厄衍射得到第三衍射光；所述分析器用于将所述第一反射镜的反射光和所述第二分束器产生的第三衍射光进行劳厄衍射。
[0012]可选地，所述光源为X射线光源；所述X射线光源以布拉格衍射角产生X光。
[0013]可选地，所述自溯源干涉式位移传感器还包括上位机；所述上位机与所述信号处理器连接；所述上位机用于显示所述位移。
[0014]可选地，所述第一分束器和所述分析器均为单晶硅。
[0015]可选地，所述第一反射镜和所述第二反射镜均为单晶硅。
[0016]可选地，所述第一反射镜和所述第二分束器均为单晶硅。
[0017]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0018]本专利技术所述第一分束器用于将光源产生的光进行分束，得到第一衍射光和第二衍射光；所述反射模块设置在所述第一分束器和所述分析器之间；所述反射模块用于将所述第一衍射光和所述第二衍射光反射至所述分析器；所述第一分束器与所述分析器平行；所述分析器用于将所述反射模块的反射光进行劳厄衍射，得到干涉光；所述光电探测器用于将所述分析器产生的干涉光转换为电信号；所述信号处理器与所述光电探测器连接；所述信号处理器用于根据所述电信号确定位移。待测物固定在所述分析器上，待测物和光路部分分离，能够为待测物提供更大的安装空间。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为X射线位移传感器结构示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例1提供的自溯源干涉式位移传感器；
[0022]图3为本专利技术实施例2提供的自溯源干涉式位移传感器。
[0023]符号说明：
[0024]S
‑
第一层，M
‑
第二层，A
‑
第三片分析器，1
‑
X射线光源，2
‑
X光，3
‑
第一分束器，4
‑
第
二衍射光，5
‑
第一衍射光，6
‑
第一反射镜，7
‑
第二反射镜，8
‑
第一反射光，9
‑
第二反射光，10
‑
分析器，11
‑
第一干涉光，12
‑
第二干涉光，13
‑
光电探测器，14
‑
第二分束器，15
‑
第三衍射光。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]本专利技术的目的是提供一种自溯源干涉式位移传感器，实现直接溯源，并增大待测物的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自溯源干涉式位移传感器，其特征在于，包括：光源、第一分束器、反射模块、分析器、光电探测器和信号处理器；所述第一分束器用于将光源产生的光进行分束，得到第一衍射光和第二衍射光；所述反射模块设置在所述第一分束器和所述分析器之间；所述反射模块用于将所述第一衍射光和所述第二衍射光反射至所述分析器；所述第一分束器与所述分析器平行；待测物固定在所述分析器上；所述分析器用于将所述反射模块的反射光进行劳厄衍射，得到干涉光；所述光电探测器用于将所述分析器产生的干涉光转换为电信号；所述信号处理器与所述光电探测器连接；所述信号处理器用于根据所述电信号确定位移。2.根据权利要求1所述的自溯源干涉式位移传感器，其特征在于，所述反射模块包括第一反射镜和与所述第一反射镜平行设置的第二反射镜；所述第一反射镜和所述第二反射镜均与所述第一分束器垂直；所述第一反射镜用于将所述第一衍射光反射至所述分析器；所述第二反射镜用于将所述第二衍射光反射至所述分析器。3.根据权利要求1所述的自溯源干涉式位移传感器，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：施玉书，张树，阎晗，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：