相移干涉法测量ICF微球内表面粗糙度

 通过分析光线通过微球壳层后各界面的相位分布,讨论了相移干涉法测量微球内表面粗糙度的基本原理,研究了微球上部壳层对内表面粗糙度测量的影响,得到了聚苯乙烯,聚a甲基苯乙烯微球的内表面形貌特征图像,测量数据与原子力显微镜测量数据在同一量级。以微球壳层对超光滑碳化硅及单晶硅片表面形貌的调制作用为研究对象,讨论了微球的外表面粗糙度以及微球壁厚对内表面粗糙度测量结果的影响,确定了相移干涉法测量微球内表面粗糙度的不确定度,实验结果表明：对于表面粗糙度小于30 nm、厚度小于9 mm的微球,测量不确定度小于0.4 nm。     

离子束作用下的光学表面粗糙度演变研究

 为了获得超光滑光学表面,介绍了离子束作用下改善表面粗糙度的抛光方法,并通过相关的实验进行了验证。光学材料是典型的硬脆材料,在加工过程中的表面粗糙度要经历复杂的演变过程。离子束加工作为光学镜面加工中的最后一道工序,如果在修正面形的同时,能够有效地改善表面粗糙度,那么离子束加工的性能就可以得到更好的延伸。分析了离子束作用下的粗糙度演变机理,在此基础上提出了倾斜入射抛光和牺牲层抛光技术2种改善表面粗糙度的方法,并使用原子力显微镜进行了测量。实验结果表明：以45°倾斜入射抛光熔石英样件,其粗糙度由初始的0.67nm RMS减小到0.38nm RMS;涂上牺牲层的材料表面粗糙度由0.81nm RMS减小到0.28nm RMS,倾斜入射抛光和牺牲层抛光技术能够有效地改善表面粗糙度。     

超光滑光学表面粗糙度的测定

讨论了如何确定及消除光学轮廓仪的系统误差,进而测定超光滑光学表面粗糙度的方法及结果。在Ｚｙｇｏ Ｍａｘｉｍ ３Ｄ５７００ 表面轮廓仪上使用２－５ ×和２０ ×Ｍｉｒａｕ 物镜测量ｒｍｓ 在０－３ｎｍ 左右的超光滑硅片,通过对每个取样区域数据１６ 次相位平均,再对多个取样区域高度数据平均,消除了仪器的系统误差,使超光滑光学表面粗糙度得到精确测量。并使用其它光学轮廓仪对样品做了验证测量。作为比较,在同样条件下测量了０－８ｎｍ 左右的光滑硅片。     

球面光学零件气囊抛光工艺参数优化的研究

针对球面光学零件,采用气囊抛光方法对其进行加工,以正交实验为实验方法,以球面光学零件材料去除率和表面粗糙度为目标,研究了5个主要影响因素(气囊压缩量、气囊转速、内部压力、抛光液浓度和工件曲率半径)对材料去除率和表面粗糙度的影响程度,并根据实验结果优选工艺参数,找出影响材料去除率和表面粗糙度的工艺参数优化组合。以去除率和表面粗糙度为目标工艺参数,在优选后的结果指导下,根据优选后的工艺参数,以控制表面粗糙度为目标,采用离散进动方式抛光球面光学零件,可获得超精密的光滑表面。     

不同工作压强下辉光放电聚合物薄膜的表面形貌与光学性质

利用低压等离子体聚合技术在不同工作压强下制备了辉光放电聚合物(GDP)薄膜。利用原子力显微镜、傅里叶红外光谱仪、元素分析仪和紫外-可见光谱仪对GDP薄膜的表面形貌、化学结构、碳氢原子数比以及光学性质进行了表征。分析了工作压强对薄膜表面形貌、化学结构、碳氢原子比和光学性质的影响以及相互关系。结果表明:GDP薄膜的表面形貌随工作压强的增大而变得平整光滑,均方根粗糙度逐渐减小。随工作压强增大,GDP薄膜的化学结构的相互交联化程度减弱,C=C双键含量不断减小,碳氢原子数比不断减小,氢元素含量逐渐增大,薄膜的光学透过率截止波长发生"蓝移",光学间隙不断增加。     

跳动模式对微球CH涂层表面粗糙度的影响

 采用低压等离子体化学气相沉积方法（LPPCVD）,结合反弹盘系统制备了微球CH涂层,研究了跳动模式对微球CH涂层表面形貌的影响。利用光学显微镜和扫描电镜(SEM)对微球涂层表面形貌进行了分析;利用原子力显微镜（AFM）测定了微球CH涂层表面均方根粗糙度（RMS）并对球形度进行了表征;利用X光照相技术对同心度进行了表征。结果表明：采用间歇跳动模式可有效改善微球CH涂层的表面形貌,降低中高模数的粗糙度。在间歇跳动模式下,减小占空比,可使CH涂层的表面粗糙度得到进一步降低。在占空比为1/4的间歇跳动模式下制备的厚度为30 mm的CH涂层,其表面均方根粗糙度低于30 nm,碳氢-聚苯乙烯（CH-PS）微球的球形度与同心度均优于99%。     

面形零件微观表面的三维重构技术

面形零件微观表面的三维重构技术不仅有很高的灵敏度和准确度，而且有较大的测量范围，在精密测量、精密加工和实时测控的诸多领域中均获得了广泛的应用，适用于精度介于AFM和常规CMM之间的精密检测需求。文中针对超光滑零件表面检测的高精度要求，采用基于光学干涉原理和计算机视觉理论的三维重构技术，实现了面形零件微观表面的三维重构。     

非球面碳化硅反射镜的加工与检测

为了获得高精度非球面碳化硅(SiC)反射镜,对非球面碳化硅反射镜基底以及改性后碳化硅反射镜表面的加工与检测技术进行了研究。介绍了非球面计算机控制光学表面成型（CCOS）技术及FSGJ-2非球面数控加工设备。采用轮廓检测法和零位补偿干涉检测法分别对碳化硅反射镜研磨和抛光阶段的面形精度进行了检测,并采用零位补偿干涉检测法及表面粗糙度测量仪对最终加工完毕的碳化硅反射镜的面形精度和表面粗糙度进行检测。测量结果表明：各项技术指标均满足设计要求,其中非球面碳化硅(SiC)反射镜实际使用口径内的面形精度（RMS值）为0.016λ(λ=0.6328μm）,表面粗糙度（RMS值）为0.85nm。     

BaTiO_3晶体薄膜PLD法生长工艺参量研究

采用脉冲激光沉积方法在单晶MgO基片上外延生长了BaTiO3晶体薄膜.为改善薄膜的结晶质量和表面粗糙度,研究并优化了生长工艺中生长温度和激光能量两个参量,并对薄膜样片实行原位退火.找到了BaTiO3薄膜在优先方向上的结晶效果,分析了结晶质量对生长温度的依赖关系和不同激光能量对结晶薄膜的表面粗糙度的影响.利用X射线衍射仪测定结晶效果与特性,原子力显微镜表征BaTiO3薄膜的结晶表面形貌与粗糙度.测试结果表明,在c轴取向生长BaTiO3薄膜,在(001)和(002)方向上都出现强度很高的尖锐衍射峰,具有较好的结晶质量和较小的表面粗糙度,原子力显微镜测定出薄膜的表面粗糙度为0.563nm.     

基于近场光学的微球超分辨显微效应

在光学成像领域,由于受到衍射极限的限制,常规成像分辨率在200nm左右.科学的不断进步对更高分辨率有着迫切需求,如何突破这个极限来获得更高质量的高分辨率图像是热门研究领域.2011年提出了微球超显微技术:在原有的光学系统中,将直径几微米至几十微米的透明微球直接置于样品表面,就能够成倍提高传统光学显微镜的成像能力.微球超显微技术以其简单直接的特点,受到广泛关注.本文介绍了光学显微镜的研究背景以及国内外团队在微球超分辨显微技术方面的研究进展,包括通过在微球表面进行环刻同心环、中心遮挡和表面涂覆的方法来调节微球所产生的光子纳米喷射方面所开展的一系列研究,并进行了理论模拟和实验验证,进一步提升了微球的超分辨显微效应.最后,展望了今后微球超分辨显微技术的应用与发展方向.     

一种检测超光滑表面粗糙度方法的初步研究

本文依据软Ｘ射线标量散射理论，给出了一种用软Ｘ射线全积分散射检测超光滑表面粗糙度ＲＭＳ值的方法，并设计和建立了测试装置，得到了新的测量结果     

反应烧结碳化硅球面反射镜的光学加工与检测

介绍了250mm口径、4200mm曲率半径的反应烧结碳化硅球面反射镜光学加工和检测的工艺流程;并按照流程依次介绍了在研磨成型、细磨抛光和精抛光过程中使用的机床、磨具、磨料及采用的工艺参数和检测方法。介绍了在光学加工和检测各个步骤中应注意的问题。展示了加工后250mm口径反应烧结碳化硅球面反射镜的实物照片,并给出了面形精度和表面粗糙度的检测结果:面形精度(95%孔径)均方根值(RMS)为0.037波长(λ=632.8nm),表面粗糙度RMS值达到1.92nm(测量区域大小为603.6ⅹ448.4μm)。     

Fizeau型偏振移相干涉仪的实验研究

研究了一种Fizeau型偏振移相干涉仪。以中心波长为650nm的多纵模半导体激光器作为光源,利用光源的短相干特性和一套偏振延迟装置分出一对偏振方向正交的参考光和测试光,采用巴比涅-索列尔补偿器作为偏振移相器。测试了一块平行平板的前表面面形,面形PV值为0.0682λ,RMS值为0.0127λ。该方法的优点是移相精度高,移相时无须推动参考镜,适用于大口径光学系统的干涉测试,可消除多表面干涉杂散条纹的影响。     

InP晶片表面优化处理及键合性质分析

采用原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）对不同处理流程后的InP（100）表面粗糙度及化学成分进行测试分析,优选出C、O元素浓度较低,且表面均方根粗糙度影响较小的表面清洗方法。通过比较键合结构的薄膜转移照片可知,表面清洗后的干燥与除气步骤可较好地去除键合界面中的空洞和气泡,从而提高键合质量。键合结构的电子显微镜（SEM）照片,X射线双晶衍射曲线（XRD）及I-V测试分析表明键合结构具有良好的机械、晶体及电学性质。     

计算全息法测量长焦透镜面形和焦距

为了同时对长焦透镜的面形和焦距进行高精度检测,提出在Zygo干涉仪的球面光路中加入一个二元衍射元件作为检测件的计算全息法。 首先对计算全息法检测长焦透镜的面形和焦距进行了理论推导,并给出焦距误差公式。在Zemax中使用在平面基底上制作的二元衍射元件对一个长焦透镜的面形和焦距进行了模拟检测,其中对该长焦透镜面形的干涉检测PV值为0.0034λ,对焦距的检测精度为-0.11%。最后详细分析了两类误差对检测结果的影响,其中光学元件的位置误差影响不超过0.1λ;二元衍射元件的制造误差影响约0.01λ,在具体制造过程中,其径向位置误差和台阶误差可分别在2 μm和5 nm之内。在综合考虑各项误差的情况下,该方法的检测精度仍然可控制在2λ/25之内。     

大口径凸非球面反射镜的检测方法

大型凸非球面的传统检测方法使用的是背部检验。当零件需使用特殊材料(如采用碳化硅)时就无法再使用传统的背部检验方法,针对此问题,初步研究了检测凸非球面的可行性原理和方法。所研究的凸曲面为一椭球面,口径为120mm,通过设计得出了相应的结果,实现了新型光学元件,即二元光学在凸曲面检验中的应用。     

复合材料界面力学的光纤测试方法

本文将单模先导纤维代替普通玻璃纤维埋设于聚脂之中,将He-Ne激光分光后接入这一信号光纤及另一同样长度的参考光纤中,利用这两根光纤输出的激光的干涉效应采测试埋设于聚脂之中光导纤维的各种应力情况(在复合材料受各种外力时),从而得到玻璃纤维同聚脂的界面微观力学的各种结果,开拓了一种新的复合材料的测试方法.     

Particulars of studying the roughness of substrates for multilayer X-ray optics using small-angle X-ray reflectometry,atomic-force,and interference microscopy

The abilities of standard methods for rough surface investigation are analyzed in case of supersmooth substrates for multilayered X-ray optics. The X-ray specular reflection technique is shown to be the most adequate one. X-ray diffuse scattering and AFM can be applied only in a case of PSD-function calculation and approximation over the entire spectrum range of spatial frequencies.     

Posterior capsular opacification and intraocular lens surface micro-roughness characteristics: an atomic force microscopy study

ObjectiveSurface roughness parameters of various intraocular lenses (IOLs) biomaterials using atomic force microscopy (AFM) are compared. Variation, if any, in the micro-roughness properties of different IOLs made up of the same biomaterial is also explored. Retrospective analysis of posterior capsular opacification (PCO) incidence has been followed up for a period of four years post IOL implantation to evaluate the correlation of PCO formation with surface roughness of IOLs.DesignExperimental materials study.Materials and participantsSurface characteristics of 20 different IOL models were assessed using AFM. These IOL models were made up of PMMA or HEMA or acrylic hydrophobic or acrylic hydrophilic or silicone. Retrospective analysis of PCO incidence in 3629 eyes of 2656 patients implanted with the same IOL models was performed.MethodsTopological characteristics of 20 different IOLs made up of 5 different biomaterials including (i) PMMA, (ii) HEMA, (iii) acrylic hydrophobic, (iv) acrylic hydrophilic and (v) silicone were evaluated using AFM in the tapping mode. Images were acquired with a resolution of 256 × 256 data points per scan at a scan rate of 0.5 Hz per line and a scan size of 10 × 10 μm. Rate of PCO formation in 3629 eyes of 2656 patients implanted with the five different IOL biomaterials was retrospectively analyzed.ResultsAFM images of IOL optic surfaces showed a collection of pores, grooves, ridges and surface irregularities. Surface roughness parameters of the IOL optics were significantly different on comparing lenses of different materials. Acrylic hydrophobic IOLs had minimum surface roughness while acrylic hydrophilic IOLs showed the highest surface roughness. Different IOL models of the same biomaterial showed varied topological roughness characteristics. Retrospective analyses of PCO formation rate after IOL implantation was carried out, which revealed that rate of PCO incidence, was directly proportional to the increase in surface micro-roughness of IOLs.ConclusionsAFM is a powerful technique for the topological characterization of IOLs. Acrylic hydrophobic IOLs showed minimum surface roughness properties as well as minimum PCO incidence over a period of four years post implantation. It is, therefore, tempting to consider acrylic hydrophobic IOLs over other IOL biomaterials as the ideal biocompatible material for lowering PCO incidence. These results suggest an urgent need for manufacturers to optimize the various steps involved in the fabrication of IOLs.