在一個理想的剛性體內部(只在理論上存在),任何兩點的相對位置都是不變的。也就是說,在振動、靜力矩或溫度變化的情況下,任何實體的尺寸和形狀都是不變的。如果所有的元件都穩(wěn)固地連接成一個理想的剛性體,不同元件之間沒有相對位移,系統(tǒng)的性能也會很穩(wěn)固。理想的剛性體是不存在的。現(xiàn)實中的系統(tǒng)只能近似的認為是剛性的,因此,其穩(wěn)定性就要受到多方面因素的影響。例如外界的振源,系統(tǒng)的重量,
精密光學平臺的結構等等。
隨著設備和工藝的發(fā)展,使納米量級的測量成為可能。例如,變相光學干涉儀測量物體的表面粗糙度,目前可以達到1納米的分辨率。在半導體領域,已生產出線寬在亞微米量級的集成電路,提出測量準確率小于50納米的精度要求。這樣的應用對系統(tǒng)中不同元件相關配合精度和穩(wěn)定性提出了較高的要求。例如,用顯微鏡對圖像進行高度放大的成像系統(tǒng),顯微鏡和照像物鏡共同決定了相紙上每點的圖像。如果,在曝光過程中光學系統(tǒng)的每一部分(照明系統(tǒng)、樣品、顯微鏡光學系統(tǒng)、成像光學系統(tǒng)和相紙平面)都精確地一同移動,不存在相對位移,成像也會很清晰。如果樣品相對物鏡產生了運動,則像就會模糊。在光學干涉測量、全息及運用相似的規(guī)律時,控制相對運動都是很重要的。
為了提高精密光學平臺的穩(wěn)定性,我們可以從以下的幾個方面來著手。
1.將系統(tǒng)與振源隔離。
外界的振源來源很多,比如地面的自振,各種聲音等等。但是影響大的是各種低頻的振源,主要集中在10~100Hz頻率內。將系統(tǒng)與這些振源隔離可以有效的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。采用大阻尼的空氣彈簧支撐方式可以較好的將系統(tǒng)與振源隔離。
2.控制振動的作用。
將系統(tǒng)組裝成動態(tài)的剛性結構可以保證系統(tǒng)內部的相對穩(wěn)定性,且可以降低在外界的影響下產生共振的幾率,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3.控制靜力矩的作用。光學平臺的硬重比對于其共振頻率有著重要的影響。較高的硬重比可以提高平臺的共振頻率,從而降低其在外界影響下的振動。而且在外力作用下,具有較高硬重比的平臺可以在重量下產生變形,增加系統(tǒng)內部的剛性。內部采用蜂窩狀支撐結構的光學平臺可以充分的提高硬重比,達到提高系統(tǒng)性能的目的。
4.控制溫度變化。
隨著時間的延續(xù),不規(guī)則溫度變化會造成漸漸的結構彎曲。減小溫度效應的關鍵在于控制環(huán)境減少溫度變化。例如,避免在平臺下放置散熱設備,隔絕熱源設備和硬件,如光源、火焰等。