Учёные создали устройство для измерения кривых зеркал с точностью до 2 нанометров без контакта
Исследователи из Национального института передовых промышленных наук и технологий (AIST) разработали систему, которая измеряет абсолютный профиль поверхности изогнутых оптических элементов без физического контакта. Технология достигает точности 2 нанометра — критически важного показателя для высокоточной оптики.
Высокоточные изогнутые зеркала используются в системах экстремальной ультрафиолетовой (EUV) литографии, синхротронных установках, астрономических телескопах и детекторах гравитационных волн. Точность профиля поверхности таких зеркал напрямую влияет на производительность этих устройств.
Проблема традиционных методов измерения
При производстве оптических компонентов необходимо определить не только мелкомасштабную топографию поверхности, но и абсолютный профиль, включая информацию о радиусе кривизны. Однако измерение профиля изогнутых зеркал с точностью порядка нескольких нанометров без повреждения поверхности было затруднительным. Традиционная интерферометрия — неконтактный метод, основанный на сравнении с эталонной поверхностью или волновым фронтом, — не позволяет оценить абсолютный профиль поверхности.
Как работает новое устройство
Система AIST измеряет угол наклона поверхности (локальный угол) в каждой точке изогнутой поверхности в широком диапазоне углов, анализируя направление отражённого света. Поскольку локальный угол соответствует изменениям профиля поверхности, абсолютный профиль можно рассчитать, определив, как эти углы варьируются вдоль поверхности. Для измерения направления отражённого света с высокой точностью исследователи встроили в систему высокоточное устройство измерения углов (SelfA), которое автоматически корректирует ошибки в угловой шкале.
Применение в производстве оптики
Технология позволяет выполнять неконтактное измерение абсолютного профиля поверхности изогнутых зеркал с точностью 2 нанометра. Это особенно важно, так как функциональные покрытия, например многослойные покрытия, иногда наносятся на высокопроизводительные оптические элементы, и методы измерения не должны касаться или повреждать поверхность.
Значение для современных технологий
Коротковолновый свет, такой как экстремальный ультрафиолет и рентгеновские лучи, используется для изготовления микроскопических элементов в полупроводниковых устройствах и наблюдения структур в масштабе нанометров в материалах батарей и биомолекулах. Поскольку коротковолновый свет сложно передавать и нельзя использовать линзы для его фокусировки или управления волновым фронтом, применяются большие изогнутые зеркала размером в несколько сотен миллиметров. Профиль поверхности зеркала значительно влияет на точность микроскопических элементов, производимых при производстве, и на точность наблюдений.
Опубликованные результаты
Исследование опубликовано в журнале Precision Engineering. Авторы разработали систему сканирующего дефлектометрического профилометра для неконтактного абсолютного измерения профилей изогнутых поверхностей.
Это данные исследования, а не медицинский совет.
