红外热成像无损探伤技术的应用研究

本文介绍了红外热成像无损探伤技术的基本原理和检测方法.采用该技术对机车车辆的一些部件进行了探伤,并给出了检测结果的红外热图像,表明该技术在铁路部门具有广阔的应用前景.

列车滚动轴承故障诊断

利用脉冲共振解调振动测试技术研制了一套滚动轴承故障诊断系统.该系统可有效地对197726型滚动轴承进行故障诊断,并已在铁路现场实测应用.文中给出了一些实验检测结果.

PVT无损检测系统及理论模型

介绍我们自行研制的ＰＶＴ无损检测系统，建立了ＰＶＴ无损检测技术的理论模型，并对不同材料的试件进行了实验检测。

NO分子里德伯态O^('2)Ⅱ^-的双子光激发谱

通过对NO分子的里德伯态O′~2∏^-(v=0)双光子激发谱的转动分析,计算出了该能级的光谱常数;并研究了它与非里德伯态B^2∏之间的相互作用现象。

脉冲电视热成像无损探伤装置的研制

介绍我们研制的国内首台脉冲电视热成像无损探伤装置及该技术的基本原理和检测方法．利用该装置，对不同材料的试件进行了探伤研究。

利用红外热成像技术检测金属内部近表缺陷

介绍了利用脉冲式加热红外热成像无损检测技术定量检测金属内部近表缺陷大小及深度的方法，并给出了实验结果及分析．

脉冲加热红外热成像无损检测的模拟研究

用计算机模拟的方法，对脉冲加热红外热成像无损检测系统中热流在被测物体中热波传导过程进行了模拟，研究了影响检测灵敏度及检测效果的主要因素。

尼龙材料内部缺陷的红外热成象无损检测

介绍了利用脉冲式加热的红外热成象无损检测技术定量检测尼龙材料内部缺陷大小及深度的方法，并给出了实验结果及分析。

金属内部近表缺陷深度的定量化检测新方法

通过对脉冲加热红外热成像无损检测的一维理论模型及实验结果的研究给出了一种估测金属材料内部近表缺陷深度的新方法，并给出测试结果．

图象处理在脉冲加热红外热成像定量检测中的应用

在红外热图象的分析研究中，由于噪声和热扩散效应，引起图象模糊和边缘扩散，影响了图象的进一步分析和面积大小的确定．为了改善图象质量，对本实验系统中得到的红外热图象进行了图象平均、中值滤波、二值化和梯度变换等处理．经过处理后的图象特征清楚，定量检测缺陷面积误差一般小于６％．

脉冲加热源的特性研究

脉冲加热源是我们实验室自行研制的脉冲加热红外热成像无损探伤系统的关键部分．本文通过一系列的实验首次研究了脉冲加热源的时间特性和空间特性，指出了影响时间特性和空间特性的主要因素。

纳米光刻调焦调平传感器光电探测系统设计

针对光刻机调焦调平传感器的高实时性数据采集的设计需求,设计了一种多通道同步采集的光电探测系统。该系统使用FPGA作为数据处理和逻辑控制核心,实现了21个通道测量数据的实时采集和高速传输,与硅片台位置同步以保证测量数据与被测位置间的同步性,利用高速差分串行传输和PCIe协议完成数据的高速传输,并由上位机软件保存数据。实验结果证明该系统测量精度好于4 nm,并可稳定采集调焦调平传感器的测量结果。

电子束硅片图形检测系统中的纳米级对焦控制技术

带电粒子束成像检测技术是一种可以提供纳米级测量精度的技术,广泛应用于半导体检测中。在进行硅片检测时,要求待测硅片在扫描检测过程中一直处于电子束的焦深范围(DoF)内。本文提出一种毫米级控制范围、纳米级控制精度、高度测量时间在亚毫秒量级的粗精结合的闭环硅片高度控制技术。它的核心子系统是一套光学硅片高度测量系统,在进行粗控制时,数字相机的成像面作为一个光栅图像接收面,硅片的高度信息通过测量光栅线条在成像面上的位移获得。在接近目标高度时,数字相机的成像面作为一个虚拟的数字光栅使用。它与光学光栅图像存在一定周期差,两者构成类似机械游标卡尺的结构,本文称为光学游标卡尺,实验表明该技术可以在成像面上细分像素尺寸10×以上。当用其测量硅片高度时,粗测范围达毫米量级,粗测时间小于0. 38 ms,精测分辨率小于80 nm,精测时间小于0. 09 ms。利用该硅片高度测量系统进行硅片高度的初步闭环反馈控制,控制精度达到15 nm,在电子束硅片图形检测系统中具有广阔的应用前景。

脉冲加热红外热成象无损检测技术的研究

介绍脉冲加热红外热成象无损检测技术的理论模型和自制的实验系统.利用该系统对钢、铝和塑料试件中近表面缺陷进行了实验检测.理论和实验结果表明,该技术不仅可用于检测缺陷大小,而且可通过峰值时间t_(?)检测缺陷距表面的深度.

光刻调焦调平测量系统算法比较研究

调焦调平测量系统是光刻机对焦控制的核心部件,调焦调平测量系统的数据处理精度影响光刻机的对焦控制性能,计算速度影响光刻机产能。论文通过仿真与实验对比分析了多项式拟合算法(polynomial fitting)、RF(random forest)算法和XGBoost(extreme gradient boosting)算法在调焦调平测量系统中的测量精度与计算耗时。仿真与实验结果表明,多项式拟合算法精度随时间变化不敏感,RF算法和XGBoost算法精度随计算时间的增加而迅速提升。对于不存在噪声的仿真数据,7阶多项式拟合的3σ值为0.001nm;RF算法在2ms时可对仿真数据完全拟合;XFBoost算法在5ms时,拟合精度基本趋于稳定,为0.6nm。对于存在噪声的实验数据,RF算法与XGBoost算法对噪声有较好的鲁棒性,随计算时间的增加,RF算法与XGBoost算法拟合精度不断提升并分别于3ms和5ms超越多项式拟合算法,但精度提升有限。在光刻机中,为了兼顾对焦精度和产能,必须兼顾算法的拟合精度与拟合时间,因此调焦调平测量系统选用多项式拟合算法较为合适。

基于SEM图像的自动对焦技术

针对扫描电子显微镜(SEM)自动对焦技术对噪声敏感,计算量大,从而影响SEM自动对焦的准确性和实时性,提出一种基于SEM图像的自动对焦技术。该技术采用基于拉普拉斯高斯算子和局部方差相结合的对焦评价函数FGLOG描述SEM的对焦状态;采用显著区提取和凸包法相结合的方法,自动提取SEM图像感兴趣区域(ROI)。实验结果表明,与5种典型的对焦评价函数对比,提出的对焦评价函数FGLOG可以有效抑制噪声。在较少幅的帧平均情况下,仍然可以正常工作,可以提高自动对焦效率。针对不同的IC图形,采用ROI选取技术可以改善对焦评价函数曲线的灵敏度。尤其针对IC孤立线条,灵敏度得到有效提高。

NO分子里德伯态Η′~2Π^-的荧光跃迁通道的研究

本文采用双光子激发的方法对NO分子的里德伯态H^(′2)П^-进行了研究。测量了它的荧光发射谱,搞清了它的主要跃迁通道。

纳米光刻中调焦调平测量系统的工艺相关性

随着半导体制造步入1xnm技术节点时代,光刻机中的对焦控制精度需要达到几十纳米。在纳米精度范围内,硅片上的集成电路（IC）工艺显著影响调焦调平系统的测量精度。基于实际的调焦调平光学系统模型和三角法、叠栅条纹法测量原理,建立工艺相关性误差模型。研究表明,工艺相关性误差主要来源于测量光在光刻胶涂层内部的多次反射。选取3种光刻胶仿真分析发现,不同光刻胶的工艺相关性误差随光刻胶厚度的变化趋势相同,随测量光入射角（45°~85°）的增大而减小。在实验验证平台上分别测量7种工艺硅片,实验测量值与理论模型计算值差异统计平均值小于6nm。结果表明,光刻机中调焦调平系统的测量光有必要采用大入射角度,同时提高光刻胶的涂胶均匀性,以减少工艺相关性误差。

基于空间分光的纳米级调焦调平测量技术

随着半导体制造步入1xnm技术节点时代,调焦调平系统的测量精度达到几十纳米。在纳米尺度范围内,集成电路(IC)工艺对调焦调平测量精度的影响很大。提出一种基于光学三角法和叠栅条纹法的调焦调平测量技术,利用空间分光系统将两组位相差为π的叠栅条纹同时成像到两个探测器上,通过归一化差分的方法计算硅片高度,可有效降低调焦调平测量技术对IC工艺的敏感度,尤其是IC工艺导致的光强变化的敏感性。实验结果表明,该系统测量重复性精度为8nm(3σ),线性精度为18nm(3σ)。当测量光强变化达90%时,该测量技术引起的线性精度变化为15nm(3σ);当光强变化为65%时,线性精度变化小于1nm(3σ)。

用于光刻调焦调平的反射式投影光学系统设计

调焦调平传感器是光刻机关键分系统之一,用于曝光前对硅片高度形貌进行测量。投影光学系统是调焦调平传感器的核心,其成像质量直接影响传感器测量精度。根据调焦调平传感器的测量原理与像差理论,分析得到投影光学系统放大倍率、畸变、远心度和分辨率对调焦调平系统测量精度的影响规律。为此,优选反射式投影光学系统设计方案,该方案具有结构简单、无色差,畸变小等特点,并利用ZEMAX软件进行设计优化和公差分析,所设计系统工作波长为600~1000 nm,放大率为1.000,视场3 mm×26 mm范围内弥散斑均方根半径小于0.189μm,调制传递函数为0.74@33 lp/mm,最大畸变为0.0008%,远心度为0.04 mrad。结合目前光机制造和装配能力可知,用于光刻调焦调平的反射式光学投影系统设计可工程实现。