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等离子体谱学诊断课题组
研究方向
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激光散斑干涉技术


       散斑干涉术是形貌测量技术,具有全场、无损、非接触测量等优点。

我们实验室正在开发一种基于单波长、双波长散斑干涉技术的测量系统,即DUT-SIEP测量系统(如图1),用于对EAST第一壁形貌进行实时、在线监测。实验平台的光学干涉结构为改进型的迈克尔逊干涉型,主要由三个硬件系统组成:激光光源系统、高精度压电陶瓷位移系统和高分辨率成像系统。激光光源系统包含可调谐染料激光器、半导体激光器和He-Ne激光器等,针对不同材料的表面形貌特征与反射率差异,可有针对性的选择激光波长与激光能量;高精度压电陶瓷位移系统由压电相移传感器和高精度驱动控制器组成,可实现0~2微米范围内的高精度位移(移动线性度优于0.03%,有效分辨率超过0.1纳米),具备亚毫秒的响应时间;高分辨率成像系统可以实现2208[H] × 3000[V]分辨率的图像采集,并可通过外触发时序控制,与脉冲激光保持同步,实现图像数据的连续快速采集。

DUT-SIEP实验平台的区别于传统散斑干涉实验平台的重要创新在于将各硬件系统的时序控制和图像采集功能整合于一台控制终端,通过此硬件终端实现各硬件系统间的通信连接。同时基于LabVIEW程序开发环境,可自主编译实验平台所需要的控制程序,用以实现激光散斑干涉实验的自动化集成控制与数据采集及三维形貌反演,为将来解决托卡马克第一壁形貌在线监测的实际需求提供了技术支撑。图2和图3分别为利用DUT-SIEP对烧蚀与沉积样品进行测量,烧蚀结果与白光干涉仪测量结果匹配良好,沉积结果与轮廓仪测量结果匹配良好。


图4.jpg

沉积样品测量结果与轮廓仪结果比对(a)重构三维结果;(b)中心区域轮廓线;(c)轮廓仪相同位置处测量结果