基于AFM的靶丸表面轮廓仪设计及其测量精度分析

基于商用原子力显微镜(AFM)建立了靶丸表面轮廓测量仪系统,并对该系统的精密回转轴系进行了结构设计.为了评价系统的测量不确定度,进行了气浮轴系回转精度测试,确定了回转轴系的误差曲线,其最小二乘圆度误差为48nm;同时对安装回转轴系后AFM的测量噪声进行了测试,并通过结构改进使静态噪声幅值降为约10nm.应用这一系统进行了靶丸表面圆周迹线的测量实验,实验测量出该系统运转测量时噪声幅值约13nm,综合测量误差约49.7nm,此测量精度可以通过回转轴系的误差分离来进一步提高.