MEMS Muayene ve Karakterizasyonu için kompakt Lens az Dijital Holografik Mikroskop

mikro ve nano nesnelerin Metroloji sanayi ve araştırmacılar açısından büyük önem taşımaktadır. Gerçekten de, nesnelerin minyatür optik metroloji için yeni bir sorun teşkil etmektedir. Genellikle tanımlanan Mikro elektro mekanik sistemler (MEMS) elektromekanik sistemler minyatür ve genellikle mikro sensörler, mikro aktüatörler, mikroelektronik ve mikroyapılar olarak bileşenleri içermektedir gelmiştir. Böyle biyoteknoloji, tıp, iletişim ve ¹ algılama gibi çeşitli alanda birçok uygulama bulmuştur. Son zamanlarda, artan karmaşıklık yanı sıra test nesnesinin ilerici minyatür MEMS için uygun karakterizasyon tekniklerinin geliştirilmesi çağrısını sahiptir. Bu karmaşık mikrosistemlerin yüksek verim üretim karakteristik parametreleri ve proses koşullarına ² yol açtığı ile ilgili kusurları ölçmek için, gelişmiş satır içi ölçüm tekniklerinin uygulanmasını gerektirir. geometrik param Örneğin, sapmaolan bir MEMS cihazında etreleri sistem özelliklerini etkiler ve karakterize edici özelliği olması gerekir. Buna ek olarak, sanayi gibi tam üç boyutlu (3D) metroloji, görünümü, yüksek görüntüleme çözünürlüğü büyük fi eld, ve gerçek zamanlı analizi gibi yüksek çözünürlüklü ölçüm performansı gerektirir. Bu durumda, kalite kontrol ve denetim işlemi güvenilir sağlamak için gereklidir. Ayrıca, mevcut altyapılar yüklü olması bir üretim hattı üzerinde kolayca uygulanabilir ve böylece nispeten kompakt olmasını ölçüm sistemi gerektirir.

İlk Gabor ³ tarafından tanıtıldı Holografi, bir referans ve bir ışığa ortama bir nesne dalga arasındaki parazitleri kaydederek bir nesnenin tam nicel bilgilerin giderilmesini sağlar bir tekniktir. kayıt olarak bilinen bu işlem sırasında, bir alanın amplitüd, faz ve polarizasyon ortamında saklanır. Sonra nesne dalga alan üstüme referans ışını gönderilerek elde edilebilirdium, hologram, optik okuma olarak bilinen bir proses. geleneksel bir dedektör sadece dalga şiddeti kaydeder beri, holografi elektrik alanında ek bilgilere erişim sağlar bu yana geçen elli yıl içinde büyük ilgi çeken bir konu olmuştur. Bununla birlikte, geleneksel holografi çeşitli yönleri sanayi uygulamaları için kullanışsız hale. Gerçekten de, ışığa duyarlı malzemeler pahalıdır ve kayıt işlemi genel olarak bir denge yapılması gereklidir. Böyle ücret birleştiğinde cihaz (CCD) gibi yüksek çözünürlüklü kamera sensörleri ilerlemeler dijital metroloji için yeni bir yaklaşım açtı. Bu tekniklerden biri dijital holografi ⁴ olarak bilinmektedir. Dijital Holografi (DH) hologram kamera (kayıt ortamı) üzerine kaydedilir ve sayısal işlemler aşaması ve yoğunluk bilgilerini yeniden kullanılır. Fi gösterildiği gibi kayıt ve yeniden: Konvansiyonel holografi olduğu gibi, sonuç iki ana işlemlerden sonra elde edilebilirKayıt geleneksel holografi benzer olup olmadığını şekil 1. Ancak, imar ⁵ sadece sayısal olduğunu. Sayısal rekonstrüksiyon işlemi Şekil 2'de gösterilmiştir. İki prosedürler yeniden inşa sürecine dahil olmaktadır. Birincisi, nesne dalga alan hologram alınır. Hologram hologram düzleminde nesne wavefront almak için sayısal referans dalga ile çarpılır. İkincisi, karmaşık nesne Wavefront sayısal görüntü düzlemine yayılır. Sistemimizde, bu adım konvolüsyon yöntem ⁶ kullanılarak gerçekleştirilir. Elde edilen yeniden alan karmaşık bir fonksiyon ve böylece faz ve yoğunluğu ilgi nesne üzerinde nicel yükseklik bilgi veren elde edilebilir olduğunu. holografi yöntemiyle bütün saha bilgi depolama kapasitesi ve hızlı veri işleme için bilgisayar teknolojisinin kullanımı deneysel yapılandırmaya daha fazla esneklik sunar ve anlamlı Spee artırmakyeni olanaklar açılması deneysel sürecin d MEMS ve mikro sistemlerin ^7,8 için dinamik bir metrolojik araç olarak DH geliştirmektir.

Faz kontrast görüntüleme dijital holografi kullanılması artık iyi bilinmektedir ve ilk on yıldan fazla önce ⁹ sunuldu. Nitekim, dijital holografiyi ve mikroskopi birleştirerek mikroskobik cihazların araştırılması birçok çalışmada ^{10, 11, 12, 13} yapılmıştır. Yüksek tutarlılık ¹⁴ ve düşük tutarlılık ¹⁵ kaynağa göre çeşitli sistemler yanı sıra geometri ^{13, 16} farklı ^{türde, 17} (çizgi, eksen, ortak yolu kapalı …) sunulmuştur. Buna ek olarak, gelen sayısal holografi MEMS cihazının ^{18, 19} karakterizasyonu daha önce kullanılmıştır. Bununla birlikte, bu sistemler, genel olarak uygulanması zor ve hacimlidir endüstriyel uygulamalar için uygun olmayacak hale getirmeyecek. Bu çalışmada, biz kapalı axi tabanlı ücretsiz, kompakt, basit ve lens sistemi öneriyoruzGerçek zamanlı MEMS muayene ve karakterizasyonu için dijital holografi yetenekli s. Kompakt Dijital Holografik mikroskobu (CDHM) bir mercek daha az dijital holografik sistem geliştirildi ve mikro boyutlu yansıtıcı nesnelerin 3D morfolojisi elde etmek patentli olduğunu. Sistemimizde, 10 mW olarak, son derece istikrarlı, 638 nm çalışan ısı kontrollü diode lazer mono-modlu fiber içine bağlanır. Şekil 3'te gösterildiği gibi, lif çıkan ayrılan ışını bir ışın dağıtıcı aracılığı ile, bir referans ve bir amacı, kiriş ayrılmıştır. Referans ışın yolu kapalı eksen geometri gerçekleştirmek için bir eğik ayna içerir. nesne ışın dağınık ve numune ile yansıtılır. iki ışın hologramı veren CCD müdahale. görüntü üzerine basılmış girişim deseni mekansal taşıyıcı denir ve sadece tek bir görüntü ile kantitatif faz bilgilerinin kurtarma izin edilir. Sayısal rekonstrüksiyon ortak Fourier dönüşümü ve sta olarak evrişim algoritması kullanılarak yapılırDaha önce ted. mercek az yapılandırma cazip hale birçok avantajı vardır. Hiçbir lensler kullanıldığı gibi, giriş ışın genişleyen bir dalga doğal geometrik büyütme sağlayan ve böylece sistem çözünürlüğü artırmak olduğunu. Ayrıca, tipik optik sistemlerde karşılaşılan sapmaları ücretsizdir. Şekil 3B'de görüldüğü gibi, sistem kompakt (55x75x125 mm ³⁾ hafif (400 g) yapılabilir, ve bu nedenle kolayca endüstriyel üretim hatlarına entegre edilebilir.