نقدم انعكاس المدمجة نظام المجسم الرقمي (CDHM) للتفتيش وتوصيف الأجهزة MEMS. وأظهر تصميم عدسة أقل باستخدام موجة مدخلات متباينة توفير التكبير الهندسي الطبيعي. كلاهما قدم دراسات والدينامية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
نقدم انعكاس المدمجة نظام المجسم الرقمي (CDHM) للتفتيش وتوصيف الأجهزة MEMS. وأظهر تصميم عدسة أقل باستخدام موجة مدخلات متباينة توفير التكبير الهندسي الطبيعي. كلاهما قدم دراسات والدينامية.
يعد النظام الكهروميكانيكي الصغير (MEMS) مكونا مستخدما على نطاق واسع في العديد من الصناعات ، بما في ذلك الطاقة والتكنولوجيا الحيوية والطبية والاتصالات والسيارات. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى أنظمة قياس فعالة للفحص والتوصيف لضمان الموثوقية الوظيفية ل MEMS. تقدم هذه الدراسة نظاما يعتمد على التصوير المجسم الرقمي كأداة لقياس MEMS. اكتسب التصوير المجسم الرقمي اهتماما متزايدا في السنوات العشرين الماضية. مع التطور السريع وانخفاض تكلفة مصفوفات أجهزة الاستشعار ، أدت دقة هذه الأنظمة إلى زيادة توسيع التطبيقات المحتملة. وبالتالي ، فقد جذبت الانتباه من جانبي البحث والصناعة كأداة موثوقة محتملة للقياس الصناعي. في الواقع ، من خلال تسجيل مخطط التداخل بين حزمة الجسم (التي تحتوي على معلومات ارتفاع العينة) والحزمة المرجعية على كاميرا CCD ، يمكن للمرء استرداد معلومات الطور الكمي لجسم ما. ومع ذلك ، فإن معظم أنظمة التصوير المجسم الرقمية ضخمة وبالتالي ليس من السهل تنفيذها على خطوط إنتاج الصناعة. حداثة النظام المقدم هي أنه بدون عدسة وبالتالي مضغوط للغاية. في هذه الدراسة ، تبين أنه يمكن استخدام المجهر المجسم الرقمي المضغوط (CDHM) لتقييم العديد من الخصائص التي تعتبر عادة كمعايير في عمليات التفتيش MEMS. يتم عرض الملامح السطحية ل MEMS في كل من الظروف الثابتة والديناميكية. يتم التحقيق في المقارنة مع AFM للتحقق من دقة CDHM.
المقاييس الصغرى والمتناهية الصغر الأشياء هو من أهمية كبيرة لكلا الصناعة والباحثين. في الواقع، والتصغير من الأشياء يمثل تحديا جديدا لعلم القياس البصرية. نظم الصغرى والكهربائية الميكانيكية (MEMS) وتعرف عموما والمنمنمة الأنظمة الإلكتروميكانيكية ويتكون عادة مكونات مثل أجهزة الاستشعار الصغيرة، والمحركات الصغيرة، والالكترونيات الدقيقة والمجهرية. وقد وجدت العديد من التطبيقات في مجال متنوعة مثل التكنولوجيا الحيوية، والطب والاتصالات والاستشعار 1. في الآونة الأخيرة، والتعقيد المتزايد فضلا عن التصغير التدريجي للكائن اختبار ملامح الدعوة إلى تطوير تقنيات توصيف مناسبة لممس. صناعة إنتاجية عالية من هذه مايكروسيستمز المعقدة يتطلب تنفيذ تقنيات قياس مضمنة المتقدمة، لتحديد معالم مميزة والعيوب المتعلقة الناجمة عن الظروف العملية 2. على سبيل المثال، انحراف المعلمة الهندسيeters في جهاز ممس يؤثر على خصائص النظام ويجب أن تتسم. وبالإضافة إلى ذلك، صناعة تتطلب عالية الأداء قياس القرار، مثل كامل ثلاثة أبعاد (3D) المقاييس، ELD فاي واسعة من الرأي، القرار التصوير عالية، وتحليلها في الوقت الحقيقي. وبالتالي، فمن الضروري لضمان مراقبة الجودة وعملية التفتيش موثوق بها. وعلاوة على ذلك، فإنه يتطلب نظام القياس لتكون قابلة للتنفيذ بسهولة على خط الإنتاج، وبالتالي التعاقد نسبيا ليتم تثبيتها على البنى التحتية القائمة.
تصوير ثلاثي الأبعاد، الذي قدم للمرة الأولى من قبل غابور 3، هو الاسلوب الذي يسمح للانتعاش من المعلومات الكمية الكاملة للجسم عن طريق تسجيل التداخل بين إشارة وموجة الكائن في وسيلة للضوء. وخلال هذه العملية المعروفة باسم التسجيل، يتم تخزين سعة، مرحلة والاستقطاب من حقل في المتوسط. ثم يمكن استردادها مجال موجة الجسم عن طريق إرسال شعاع إشارة على ليdium، وهي عملية تعرف باسم القراءة البصرية للصورة ثلاثية الأبعاد. منذ كاشف التقليدية يسجل فقط شدة الموجة، وكان السند الخطي موضع اهتمام كبير في السنوات الخمسين الماضية لأنه يتيح الوصول إلى معلومات إضافية عن الحقل الكهربائي. ومع ذلك، هناك عدة جوانب من السند الخطي التقليدي جعلها غير عملي لصناعة التطبيقات. في الواقع، والمواد حساس غالية الثمن وعملية التسجيل عموما يتطلب درجة عالية من الاستقرار. وقد فتحت التقدم في أجهزة الاستشعار كاميرا ذات دقة عالية مثل أجهزة جانب مشحونة (CCD) نهجا جديدا لعلم القياس الرقمي. واحدة من تلك التقنيات يعرف السند الخطي الرقمي (4). في الذواكر ثلاثية الأبعاد الرقمية (DH)، يتم تسجيل ثلاثية الأبعاد على الكاميرا (وسط تسجيل) وتستخدم العمليات العددية لإعادة بناء المعلومات المرحلة وشدة. كما هو الحال مع السند الخطي التقليدي، ويمكن الحصول على النتيجة بعد إجراءين رئيسيين: تسجيل وإعادة البناء كما هو مبين في فايجوري 1. ومع ذلك، إذا كان تسجيل يشبه السند الخطي التقليدي، وإعادة الإعمار العددي فقط 5. وأظهرت عملية إعادة الإعمار العددية في الشكل (2). ويشارك اثنان من الإجراءات في عملية إعادة الإعمار. أولا، يتم استرداد الميدان موجة كائن من صورة ثلاثية الأبعاد. يتم ضرب صورة ثلاثية الأبعاد مع موجة إشارة رقمية للحصول على واجهة الموجة الكائن في الطائرة صورة ثلاثية الأبعاد. ثانيا، يتم نشر اجهة الموجة الكائن معقدة من الناحية العددية إلى الطائرة الصورة. في نظامنا، يتم تنفيذ هذه الخطوة باستخدام طريقة التفاف 6. مجال بناؤها عليها وظيفة معقدة، وبالتالي مرحلة وكثافة ويمكن استخراج توفير المعلومات ارتفاع الكمية على وجوه الفائدة. قدرة كله الميداني تخزين المعلومات في طريقة التصوير الثلاثي الأبعاد واستخدام تكنولوجيا الحاسب الآلي لمعالجة البيانات بسرعة تقديم المزيد من المرونة في تكوين التجربة وزيادة كبيرة في سبيد العملية التجريبية، وفتح آفاقا جديدة لتطوير DH كأداة المترولوجية ديناميكية لممس والنظم الدقيقة 7،8.
استخدام السند الخطي الرقمي في مرحلة التصوير النقيض الآن راسخة وقدم لأول مرة أكثر من عشر سنوات منذ 9. في الواقع، وقد تم إجراء تحقيق من الأجهزة المجهرية عن طريق الجمع بين التصوير الثلاثي الأبعاد الرقمية والفحص المجهري في العديد من الدراسات 10، 11، 12، 13. العديد من الأنظمة القائمة على تماسك عال 14 وانخفاض التماسك من 15 مصدرا وكذلك أنواع مختلفة من الهندسة 13، 16، 17 (في خط، خارج المحور، مسار مشترك ...) قد قدمت. وبالإضافة إلى ذلك، في خط استخدمت السند الخطي الرقمي سابقا في توصيف جهاز ممس 18 و 19. ومع ذلك، فإن هذه النظم هي صعبة عموما لتنفيذ وضخمة، مما يجعلها غير صالحة للتطبيقات الصناعية. في هذه الدراسة، فإننا نقترح نظام مدمج وبسيط وعدسة مجانية على أساس AXI خارجق السند الخطي الرقمي قادر للتفتيش في الوقت الحقيقي ممس والتوصيف. المجهر الاتفاق التصوير المجسم الرقمي (CDHM) هو عدسة أقل نظام الثلاثية الأبعاد الرقمية المتقدمة وبراءات الاختراع للحصول على التشكل 3D الأجسام براق حجم الصغير. في نظامنا، 10 ميغاواط، مستقرة للغاية، ويقترن التحكم في درجة الحرارة ليزر ديود تعمل على 638 نانومتر إلى الألياف أحادية الوضع. كما هو مبين في الشكل (3)، يتم تقسيم شعاع متباينة المنبثقة من الألياف في إشارة وشعاع الكائن من قبل الخائن شعاع. ويتألف مسار الشعاع إشارة مرآة مائلة لتحقيق الهندسة محور قبالة. وينتشر شعاع الكائن وتنعكس من العينة. شعاعين تتداخل على CCD يعطي صورة ثلاثية الأبعاد. ويطلق على نمط التدخل مطبوع على الصورة حاملة المكاني ويسمح استرداد المعلومات مرحلة الكمية مع صورة واحدة فقط. يتم تنفيذ إعادة الإعمار العددي باستخدام فورييه المشترك تحويل وخوارزمية الالتواء كما ستاتيد سابقا. تكوين عدسة أقل ديها العديد من المزايا مما يجعلها جذابة. كما تستخدم أي العدسات، وشعاع الإدخال موجة متباينة توفير التكبير الهندسي الطبيعي، وبالتالي تحسين دقة النظام. وعلاوة على ذلك، فهو حر من الانحرافات التي واجهتها في النظم البصرية نموذجية. كما يمكن أن يرى في الشكل 3B، يمكن جعل نظام مدمج (55x75x125 مم 3)، وخفيفة الوزن (400 غرام)، وبالتالي يمكن دمجها بسهولة في خطوط الإنتاج الصناعية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. إعداد أولي لقياس
ملاحظة: العينة المستخدمة في التجربة هي القطب MEMS. هي ملفقة الأقطاب الذهب على رقاقة السيليكون باستخدام الرفع من العملية. العينة هو 18 ملم × 18 ملم رقاقة مع الهياكل دورية (أقطاب) مع 1 مم فترة
2. البرنامج إعدادات الضبط
3. الحصول على البيانات
4. التصور البيانات وتحليل لقياس ثابت
5. إعداد العينات وتحليل البيانات لقياس الحيوي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم تصميم بروتوكول المذكورة أعلاه لفحص وتميز ممس والأجهزة الصغيرة باستخدام نظام CDHM. في نظامنا، ويقترن الألياف أحادية الوضع ليزر ديود تعمل في الطول الموجي 633 نانومتر. ويرجع ذلك إلى التكوين شعاع متباينة، فمن المهم أن تتناسب مع شعاع الكائن ومسار الشعاع إشارة من أجل الحصول على صورة ثلاثية الأبعاد التي يمكن إعادة بنائها. ويتحقق ذلك من خلال وضع رأسي دقيق للعينة مع الاحترام للنظام. في صورة المرحلة ملفوفة محسوبة، يتم تقليل عدد من هامش إلى أدنى حد ممكن عن...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذا الاستعراض، ونحن نقدم على بروتوكول لاسترداد بدقة التشكل الكمي للأجهزة MEMS مختلفة باستخدام نظام مدمج الاعتماد على السند الخطي الرقمي. ويتجلى توصيف ممس في وضع حد سواء والدينامية. يتم الحصول على بيانات 3D كمية من ممس قناة الصغرى. من أجل التحقق من صحة دقة النظام، وقد تم مقارنة النتائج بين CDHM وفؤاد. تم العثور على اتفاق جيد وهذا يعني أن السند الخطي الرقمية يمكن أن تكون تقنية موثوقة للتصوير 3D. وتشير النتائج إلى أن النظام قادر على عمق 10 نانومتر القرار. وعلاوة على ذلك، فقد بينت ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
المؤلفون ليس لديهم أي اعترافات.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| تصوير | الكاميرا بدقة 2 ميجابكسل | DMX 41BU02 | يستخدم لتسجيل الهولوغرام. 4.65 ؛ ميكرون حجم بكسل |
| بمحركات X,Y,Z مرحلة | الترجمة Zaber Technology | حامل TLS28-M | للنظام |
| الخائن | إدموند البصريات | 49-003 | مكعب شعاع الفاصل فصل وإعادة دمج الكائن والشعاع المرجعي |
| Laser ؛ | مايكرو ليزر سيستمز | SRT-F635S-20 / OSYS | مرآة ليزر |
| إدموند بصريات | # 43-412-566 | 1 "ضياء. الذهب المحمي ، & لامدا ؛ / 20 مسطح Zerodur | |
| أحادي الوضع الألياف | Thorlabs | S405-XP | الألياف الضوئية أحادية الوضع ، 400 - 680 نانومتر ، Ø ؛ 125 & micro ؛ م |
| حامل عينة | Edmund Optics | # 39-930 | منصة تحديد المواقع المثالية ، & plusmn ؛ 35 مم السفر في كل من |
| لوح التسخين | Y Thermolyne Mirak لوح تسخين | Barnstead International HP72935-60 | نطاق درجة الحرارة 40-370 درجة ؛ C |
| Holoscope Software | d'Optron Pte Ltd | البرمجيات التي طورها باحثو NTU |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.