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高测速测量技术与仪器获中国计量测试学会科技进步一等奖

来源:http://www.workrewired.com 作者:仪器仪表 人气:69 发布时间:2020-03-24
摘要:中国科技网记者 马爱平 日前,由清华大学李岩、尉昊赟、吴学健、张弘元、张继涛、赵世杰、朱敏昊、黄沛、任利兵、杨宏雷完成的“高测速多轴高分辨力激光干涉测量技术与仪器”

中国科技网记者 马爱平

日前,由清华大学李岩、尉昊赟、吴学健、张弘元、张继涛、赵世杰、朱敏昊、黄沛、任利兵、杨宏雷完成的“高测速多轴高分辨力激光干涉测量技术与仪器”项目获得2018年度中国计量测试学会科学技术进步一等奖。  计量是科学技术的基础,是人类认识世界的工具,人类历史上的3次技术革命都和计量测试技术的突破息息相关,计量测试科技成果对推动其他科学技术的进步与发展具有重要的促进和引领作用。激光干涉测量是实现超精密测控和微纳尺度测量的最有效手段之一,是保障可溯源纳米测量的重要途径,也是迈向计量强国、制造强国不可或缺的关键计量测试技术。  项目团队针对光刻机工件台超精密定位、基础计量测量和高端仪器应用中对激光干涉仪高动态、高分辨力、跨尺度和可溯源等测量需求,深入开展测量原理、方法和测量系统仪器化中的共性科学技术问题研究,突破集成多轴干涉、信号解调和折射率补偿等关键技术,形成全套自主的高性能激光干涉测量系统;提出系列可溯源至长度或频率基准的激光干涉测量方法,实现不确定度为皮、纳米量级的高精度测量;形成了系列知识产品成果,研究成果支撑了我国自主研发光刻机的高精度定位,激光测振仪的信号解调等应用,并入选国家“十二五”科技创新成就展。  项目实现了从干涉仪组件、信号探测解调到多自由度探测方案设计的全链条自研开发的高测速、多轴大量程、高分辨力激光干涉测量系统,提出了光频可溯源系列化激光干涉精密测长方法。截至目前,项目获授权发明专利20余项,发表SCI收录论文30余篇。  此外,项目团队所研发的光刻机用双频激光干涉仪系统,成功应用到我国自研光刻机工件台样机研发过程中,累计应用50余台套,很好的满足了光刻机双工件台样机的精密测量需求,支撑了国内光刻机用双频激光干涉仪能力的形成,减轻了对国外高端干涉仪的依赖,为我国高端装备和仪器研发提供了性能优良且不受制于人的测量及溯源能力。  “中国计量测试学会科学技术进步奖”是在国家科学技术奖励办公室登记备案的省部级科技进步奖。其中申报一等奖的项目要求整体技术已正式应用三年以上并取得较大的经济效益或社会效益。目前产品已成功应用到航空航天、汽车制造、机床检测等多个领域,成为提升中国制造产品质量的有力支撑工具。

激光干涉测量是实现超精密测控和微纳尺度测量的最有效手段之一,是保障可溯源纳米测量的重要途径,也是迈向计量强国、制造强国不可或缺的关键计量测试技术。

该项目负责人清华大学长聘教授、精密仪器系学术委员会主任李岩介绍,项目实现了从干涉仪组件、信号探测解调到多自由度探测方案设计的全链条自研开发的高测速、多轴大量程、高分辨力激光干涉测量系统,其显著特色在于:针对光刻机等苛刻测量环境中实现多自由度干涉测量的需求,提出基于棱镜误差矢量分析的单体集成多轴干涉仪组件设计方法,研发出从2轴到5轴的系列化单体式多轴干涉仪组件,打破国外企业的垄断和对我国的出口限制;针对高测速纳米分辨干涉测量需求,提出一种时延分辨整小数结合相位解调方法和一种基于数字频率合成的差分正交相位解调方法,研发出最大测速达2m/s,分辨力0.3nm,测量范围>;20m,数据寿命不确定度<1ns的多通道干涉信号解调模块;提出了一种三真空管构建等效合成波长链气体折射率测量方案,实现了空气折射率误差补偿,突破了空气折射率对光学干涉测量精度的限制。

李岩表示,该项目研究的亚纳米分辨力可溯源外差干涉仪,成功应用到激光多维测量系统的研究与开发的比对检定研究中,找出了激光多维测量系统非线性误差原因,并用专门的电路加以校正,提高了相关单位激光多维测量系统的性能。所提出的可溯源干涉测量新方法,为摩尔单位采用阿伏伽德罗常数重新定义做出了贡献。应用到用单晶硅球直径的高精度测量,实现实验室条件下直径测量标准不确定度5nm。相关成果被国际专家评为《测量科学技术》2013年度杰出论文精密测量奖,是国内单位首次获得这一奖项。

日前,“高测速多轴高分辨力激光干涉测量技术与仪器”项目获得2018年度中国计量测试学会科学技术进步一等奖。

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