变转动惯量刚体转动定律实验研究

通过改进既有的刚体转动实验仪,研究了变转动惯量情况下的刚体转动定律,通过实验结果与理论值进行比较,发现二者在实验误差允许的范围内非常吻合。     

基于PASCO系统的重力加速度测定

通过对传统实验仪器和测量方法的改造,利用PASCO系统转动传感器测量得到单摆角位移与时间的关系,并使用Science Workshop高功能的数据处理软件DataStudio进行实验数据智能获取,以及MathWorks多功能的数值计算软件Matlab进行数据点的最小二乘法拟合,进而实现对重力加速度的测量,结果表明实验测量值接近公认值.     

屈曲型数字微镜结构的机电动力学分析

设计一种基于压杆屈曲原理的数字微镜装置，针对该装置建立机电动力学模型，应用龙格-库塔法和有限元数值方法求解其动力学模型中的隐函数。通过对该模型的完整机电动力学微分方程数值求解所作的运动仿真，得到了微镜基板的连续角位移曲线，表明该装置具有良好的光束稳定特性。     

关于振动势能的计算

本文通过对多种振动系统振动势能的分析和计算，指出振动势能是系统相对于平衡位置的各种势能增量之和，它只与位移（或角位移）有关，并可用一通式表示     

吸收介质界面上反射高斯束的角位移

给出高斯入射束反射时角位移直接计算式，适用于任意入射角和反射介质有吸收的情况。计算式在布儒斯特角上不存在发散困难，对于Ｐ偏振和Ｓ偏振均适用，只要令ｇ１＝ｎ１，ｇ２＝０计算所得即为Ｓ偏振的角位移。     

纳弧度分辨力角位移传感器及平均灵敏度标定

给出了基于六次临界反射棱镜的精密角位移传感器,采用的是差动式结构。实验结果表明,传感器灵敏度高,量程为500μrad,具有5nrad的分辨力。提出了适合于小量程角位移传感器的平均灵敏度的标定方法,可以快速标定平均灵敏度,降低标定过程中标定系统及传感器自身漂移对标定精度的影响。     

基于叠栅条纹的光刻对准理论分析及标定方法

在线光栅用于纳米光刻对准理论的基础上,为实现光栅方向的标定和掩模硅片对准,提出一种利用相位斜率消除角位移的新方法,并给出线光栅标记及其对准原理。在对准前,掩模对准标记和硅片对准标记存在角位移,重点讨论了此种情况下叠栅条纹的特性以及与光栅物理参数的关系,并给出了相应的计算公式。基于傅里叶频域分析法,对叠栅条纹频率成分与条纹的关系做了简要分析。利用提取叠栅条纹行列方向的一维相位,通过数据拟合,得出了相位斜率与角位移的内在关系,实现了条纹方向的标定。模拟实验结果表明,该方法简单可靠,可分辨的最小角位移低于0.02°。     

法布里-珀罗板正弦相位调制型高精度角位移测量

提出了一种基于法布里-珀罗板和正弦相位调制干涉术的角位移测量新方法。采用CCD探测法布里-珀罗板两透射光束光斑的中心距,通过运算得到了入射光的初始角,解决了采用法布里-珀罗板干涉法测量角位移需确定入射光初始角的问题。采用正弦相位调制干涉术通过测干涉信号的相位来测量物体的角位移,增强了对杂散光的抗干扰能力,减少测量误差,提高了测量精度。理论模拟和实验结果表明本方法可以实现精度为10^-8rad数量级的高精度角位移测量。     

叠栅条纹相位分布对对准精度的影响分析

光刻对准中,一般将硅片和掩模对准标记制作成周期接近的光栅,通过光栅标记叠加形成的叠栅条纹的相位信息,探测掩模和硅片的相对位置关系。在实际的应用中,叠栅条纹的方向不仅与对准标记的几何位置有关,而且还与CCD的位置有关。为了将叠栅条纹的光刻对准方法推向实际应用,从矩形光栅到叠栅条纹,分析了一般光栅的相位分布规律。根据叠栅条纹相位特性分析了掩模、基片和CCD的几何位置对对准精度的影响;建立了实际对准偏差与理论值的数学关系模型。研究表明,没有角位移的情况下,当位移值小于0.4pixel时,理论上最大对准误差低于0.002pixel。