
納米位移臺線性誤差校準方法與步驟
納米位移臺的線性誤差校準是提高定位精度的關鍵環節,通常結合 測量(干涉儀或光柵尺)和 閉環補償 來完成。下面整理常用方法與具體步驟:
1. 校準原理
核心思路:測量臺面實際位移與理論位移的差值,構建誤差補償表或函數,在控制系統中進行補償。
校準可分為 靜態校準(慢速步進)和 動態校準(連續運動)兩類。
2. 校準方法
(1) 光學干涉法校準
安裝干涉儀與位移臺平行,確保光束沿運動方向。
臺面按規定步長移動(如 1 μm 或更小),干涉儀記錄實際位移。
將實際位移與理論位移比較,得到誤差曲線(誤差 = 實際 – 理論)。
將誤差曲線數據導入控制系統或軟件,用于生成 補償表。
(2) 光柵尺/編碼器反饋校準
安裝高精度光柵尺沿位移方向。
控制臺面按步長移動,同時讀取光柵尺反饋值。
計算每步誤差,并繪制誤差曲線。
通過軟件建立補償函數或查表,實現 閉環補償。
(3) SEM/AFM 標記測量法
在臺面或樣品上固定微納米標記(刻線、納米顆粒)。
臺面移動,使用 SEM/AFM 測量標記位移。
與理論位移對比,得到誤差曲線。
構建誤差補償表,在控制系統中進行校正。
3. 校準步驟(通用流程)
準備階段
清理位移臺,保證機械狀態良好。
環境控制:恒溫、低振動、低濕度。
安裝測量設備(干涉儀、光柵尺或 SEM/AFM 標記)。
測量階段
選擇合適步長和行程范圍,進行位移測量。
建立 實際位移 vs 理論位移 數據表。
可多次重復測量,取平均值,提高可靠性。
數據處理
計算誤差:誤差 = 實際位移 – 理論位移
繪制誤差曲線,分析誤差特性(線性、滯后、非線性段)。
誤差補償
根據誤差曲線建立 補償表或函數。
將補償數據導入控制系統或運動軟件,實現閉環校正。
校準后驗證:重復測量,確認誤差是否降低到目標范圍(如 ±10 nm)。