表面形貌、動態運動分析及可視化是MEMS器件等微型結構的測試和研發的關鍵，這對于驗證有限元算法、確定串擾效應和測量表面形變是必不可少的。
MSA-600是集面外振動、面內振動、及表面形貌測量功能于一體的光學測量工作站。系統具有極高的靈活性和精度，以滿足顯微結構未來的發展需要。顯微式激光測振儀可提供精確的三維動態和靜態響應數據，在降低開發和制造成本的同時提高產品性能，從而縮短設計周期，簡化故障處理，提高產品產量。
典型應用
· 微型結構的面外振動，測量單點振動或者兩點間的相對振動
如：梳齒驅動器、射頻MEMS開關、FEM有限元模型驗證、CMUT、PMUT超聲換能器、MEMS薄膜壓力傳感器、PZT壓電懸臂梁等
· 微型結構的面內振動
如：梳齒驅動器、MEMS扭轉激振器、壓電陶瓷制動器的橫向運動
· 微型結構的表面形貌
如：梳齒驅動器、微型齒輪、微流量傳感器、懸臂梁等表面形貌
· 集多功能于一體的光學測量工作站
· 真正的實時測量，無需數據后處理
· 無與倫比的亞pm位移分辨率
· 測量速度快，振型可視化顯示
· 操作界面直觀友好
· 全自動化測量，易于集成至商用探針臺上
MSA-600系統配置 | |
基本配置 | 面外振動最大頻率為2.5 MHz |
選配件 | |
頻率擴展 | 面外振動最大頻率達25 MHz |
差分測量 | 面外振動可進行差分測量 |
面內運動分析 | 面內振動測量 |
形貌測量 | 表面形貌測量 |
面外振動測量 | ||
測量原理 | 激光多普勒原理 | |
型號 | MSA-600-M (標準) | MSA-600-V (帶寬擴展) |
最大頻率 | 2.5 MHz | 25 MHz |
檔位數量 | 13 個速度檔位 | 13 個速度檔位 |
最大振動速度 | 0.001 m/s … 10 m/s,與檔位有關 | 0.001 m/s … 10 m/s,與檔位有關 |
速度分辨率均值1 | 0.005 (μm/s)/√Hz … 1 (μm/ s)/√Hz, 與檔位和頻率有關 | 0.005 (μm/s)/√Hz … 2 (μm/s)/√Hz, 與檔位和頻率有關 |
位移分辨率 | 50 fm/√Hz | 50 fm/√Hz |
面內振動測量 | ||
測量原理 | 頻閃法 | |
型號 | MSA-600 帶面內振動測量模塊 | |
帶寬 | 1 Hz … 2.5 MHz | |
最大速度 | > 0.1 m/s … 10 m/s（與鏡頭放大倍數有關） | |
鏡頭放大倍數2 | 1x … 100x | |
位移分辨率3 | 5 nm | |
時間分辨率 | 100 ns (頻閃曝光時間); 頻閃最大間隔時間 ±40 ns | |
系統輸出 | 位移量、波特圖、階躍響應、衰減曲線、軌跡圖等 | |
1 均值是根據所在檔位的最大頻率fmax計算而來。
2 鏡頭的具體技術參數請見后附表格。
3 隔振臺上每個頻率512次頻閃次數的本底噪聲。
形貌測量 | ||
型號 | MSA-600 帶形貌測量模塊 | |
垂直測量范圍 | 250 μm | |
標稱樣本增量 | 80 nm | |
評估程序4 | 光滑表面 | 粗糙表面 |
分辨率(RMS) 5 | 45 pm | 1.2 nm |
單次測量分辨率(RMS) | 300 pm | 14 nm |
可重復精度6 | 500 pm | 20 nm |
評估平整度偏差7 | < 5 nm | < 50 nm |
可溯源校準標準(PTB Type A1 (ISO 5436-1) | ||
可重復精度8 | 0.07 % | |
擴展不確定度9 | 0.35 % | |
4“光滑表面”：自相關相位評估?！按植诒砻妗弊韵嚓P譜包絡線評估
5 在阻尼振動溫控條件下，對鍍銀、平行對齊平面鏡的50次幅值的均方根值。
6 稍傾斜平行板(λ/ 20)100次平整度測量結果的標準偏差
7 平面度的平均值（遵循ISO 1101）
8 30次階躍高度測量的均方根偏差，校準的階躍高度標稱為50μm。
9 在重復條件下，將30次連續測量值的標準不確定度與標稱值偏差相加。組合標準不確定度是標稱不確定度和測量結果的標準偏差的二次均方根值。
光學部分技術參數 | |
MSA-I-600 光學頭 | |
激光波長 | 532 nm |
激光安全等級 | class 3R (可見光輸出小于5 mW) |
照明光源波長 | 470 nm |
照明光源安全等級 | class 2 LED 燈(可見光輸出小于20 mW) |
攝像機 | 全場逐行掃描 |
攝像機分辨率 | 1732 x 1200 像素 |
攝像機幀速 | 最大 56 fps |
面外面內顯微鏡頭 | 放大倍數 | 工作距離 (WD) mm | 光斑直徑 (1/e2) μm | 視場 mm x mm |
A-MOB-001X | 1 | 13 | 46 | 10.0 x 7.0 |
A-MOB-002X | 2 | 34 | 23 | 5.1 x 3.5 |
A-MOB-005X | 5 | 34 | 9.3 | 2.0 x 1.4 |
A-MOB-010X | 10 | 33.5 | 4.6 | 1.0 x 0.7 |
A-MOB- 010B-LD | 10 | 48.9 | 4.6 | 1.0 x 0.7 |
A-MOB-020X | 20 | 20 | 2.3 | 0.51 x 0.35 |
A-MOB-050X | 50 | 13 | 1.4 | 0.20 x 0.14 |
A-MOB-100X | 100 | 6 | 0.8 | 0.10 x 0.07 |
形貌顯微鏡頭 | 放大倍數 | 工作距離 (WD) mm | 類型 | 視場 mm x mm |
A-IOB-02X5-B | 2.5 | 10.3 | Michelson | 4.0 x 2.8 |
A-IOB-005X-B | 5 | 9.3 | 2.0 x 1.4 | |
A-IOB-010X-B | 10 | 7.4 | Mirau | 1.0 x 0.7 |
A-IOB-020X-B | 20 | 4.7 | 0.51 x 0.35 | |
A-IOB-050X-B | 50 | 3.4 | 0.20 x 0.14 | |
A-IOB-100X-B | 100 | 2 | 0.10 x 0.07 |
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