1.IDS3010激光幹涉儀(yi) 在自動駕駛高分辨調頻連續波（FMCW）雷達中的應用

　　自動駕駛是目前汽車工業(ye) 最為(wei) 前沿和火熱的研究，其中可靠和高分辨率的距離測量雷達的開發是尤為(wei) 重要的。德國弗勞恩霍夫高頻物理和雷達技術研究所（Wachtberg，D）Nils Pohl教授和波鴻魯爾大學（Bochum，D）的研究小組提出了一種全集成矽鍺基調頻連續波雷達傳(chuan) 感器（FMCW），工作頻率為(wei) 224 GHz，調諧頻率為(wei) 52 GHz。通過使用德國attocube公司的皮米精度激光幹涉儀(yi) FPS1010（最新版本為(wei) IDS3010），該雷達測量係統在-3.9 um至+2.8 um之間實現了-0.5-0.4 um的超高精度。這種新型的高精度雷達傳(chuan) 感器將會(hui) 應用於(yu) 許多全新的汽車自動駕駛領域。

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　　S. Thomas, et al; IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 67, 11, (2019)

圖1.1 緊湊型FMCW傳(chuan) 感器的照片

圖1.2 雷達測距示意圖，左邊為(wei) 雷達，右邊為(wei) 移目標，attocube激光幹涉儀(yi) 用來標定測量結果

　　2. IDS3010激光幹涉儀(yi) 在半導體(ti) 晶圓加工無軸承轉台形變測量上的應用

　　半導體(ti) 光刻係統中的晶圓級輕量化移動結構的變形阻礙了高通吐量的半導體(ti) 製造過程。為(wei) 了補償(chang) 這些變形，需要精確的測量由光壓產(chan) 生的形變。來自世界頂尖理工大學荷蘭(lan) Eindhoven University of Technology 的科學家設計了一種基於(yu) 德國attocube幹涉儀(yi) IDS3010的測量結構，以此來詳細地研究由光壓導致的形變特性。圖2.1所示為(wei) 測量裝置示意圖，測量裝置是由5 x 5 共計25個(ge) M12/F40激光探頭組成的網格，用於(yu) 監測納米級的無軸承平麵電機內(nei) 部的移動器變形。實驗目的是通過對無軸承平麵的力分布進行適當的補償(chang) ，從(cong) 而有效控製轉台的變形。實驗測得最大形變量為(wei) 544 nm，最小形變量為(wei) 110 nm（如圖2.2所示）。

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　　Measuring the Deformation of a Magnetically Levitated Plate displacement sensor

圖2.1 左側(ce) 為(wei) 5X5排列探頭測量裝置示意圖，右圖為(wei) 實物圖

圖2.2 無軸承磁懸浮機台形變量的測量結果，最大形變量為(wei) 544 nm

　　3.IDS3010在提高X射線成像分辨率中的應用

　　在硬X射線成像中，每個(ge) 探針平均掃描時間的減少對於(yu) 由束流造成的損傷(shang) 是至關(guan) 重要的。同時，係統的振動或漂移會(hui) 嚴(yan) 重影響係統的實時分辨率。而在結晶學等光學實驗中，掃描時間主要取決(jue) 於(yu) 裝置的穩定性。attocube公司的皮米精度幹涉儀(yi) FPS3010（升級後的型號為(wei) IDS3010），被用於(yu) 測量及優(you) 化由多層波帶片（MZP）和基於(yu) MZP的壓電樣品掃描儀(yi) 組成的實驗裝置的穩定性。實驗是在德國DESY Photon Science中心佩特拉III期同步加速器的P10光束線站上進行的。attocube公司的激光幹涉儀(yi) PFS3010用來檢測樣品校準電機引起的振動和衝(chong) 擊產(chan) 生的串擾。基於(yu) 這些測量，裝置的成像分辨率被提高到了±10 nm。

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　　Markus Osterhoff, et at.; Proceedings Volume 10389, X-Ray Nanoimaging: Instruments and Methods III; 103890T (2017)

圖3.1 實驗得到的係統分辨率結果

　　4.IDS3010激光幹涉儀(yi) 在微小振動分析中的應用

　　電荷極化理論能夠描述中性玻色子係統的布洛赫能帶，它預言二維量子化的四極絕緣體(ti) 具有帶隙、拓撲的一維邊緣模式。全球頂級研究機構蘇黎世邦理工大學的Sebastian Huber教授課題組巧妙地利用一種機械超材料結構來模擬二維的拓撲絕緣體(ti) ，首次在實驗上觀測到了聲子四極拓撲絕緣體(ti) 。這一具有重要意義(yi) 的結果第一時間被刊登在Nature上（doi:10.1038/nature25156）。研究人員通過測試一種機械超材料的體(ti) 、邊緣和拐角的物理屬性，發現了理論預言的帶隙邊緣和隙內(nei) 拐角態。這為(wei) 實驗實現高維度的拓撲超材料奠定了重要基石。德國attocube公司的激光幹涉儀(yi) IDS3010被用於(yu) 超聲-空氣轉換器激勵後的機械超材料振動分析。IDS3010能到探測到機械超材料不同位置的微小振動，以識別共振頻率。最終實現了11.2 pm的係統誤差，為(wei) 聲子四極拓撲絕緣體(ti) 的實驗分析提供了有力的支持。

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　　Marc Serra-Garcia, et al.; Nature volume 555, pages 342–345 (2018)

圖4.1 實驗中對對機械超材料微小振動的頻率分析

　　5. IDS3010激光幹涉儀(yi) 在快速機床校準中的應用

　　德國亞(ya) 琛工業(ye) 大學（Rwth Aachen University，被譽為(wei) “歐洲的麻省理工”）機床與(yu) 生產(chan) 工程實驗室（WZL）生產(chan) 計量與(yu) 質量管理主任的研究人員利用IDS3010讓機床自動校準成為(wei) 可能，這又將極大的提高機床的加工精度和加工效率。研究人員通過將IDS3010皮米精度激光幹涉儀(yi) 和其他傳(chuan) 感器集成到機床中，實現對機床的自動在線測量。這使得耗時且需要中斷生產(chan) 過程的安裝和卸載校準設備變得多餘(yu) 。研究人員建立了一個(ge) 單軸裝置的原型，利用IDS3010進行位置跟蹤。其他傳(chuan) 感器如CMOS相機被用來檢測俯仰和偏擺。校準結果與(yu) 常規校準係統的結果進行了比較，六個(ge) 運動誤差（位置、俯仰、偏擺、Y-直線度、Z-直線度）對這兩(liang) 個(ge) 係統顯示出良好的一致性。值得指出的是，使用IDS3010的總時間和成本顯著降低。該裝置演示了自動校準機床的第一個(ge) 原型，而且自動程序減少了機器停機時間，從(cong) 而在保持相同的精度水平下極大的提高了生產(chan) 率。

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　　Benjamin Montavon et al; J. Manuf. Mater. Process. 2(1), 14 (2018)

圖5.1 自動校準激光探頭安裝示意圖

　　6.IDS3010激光幹涉儀(yi) 在工業(ye) C-T斷層掃描設備中的應用

　　工業(ye) C-T斷層掃描被廣泛用於(yu) 材料測試和工件尺寸表征。幾何測量係統是設計精確的錐束C-T係統的一大挑戰。近期，瑞士聯邦計量院（metaS）的科學家采用德國attocube公司的IDS3010皮米精度激光幹涉儀(yi) 用於(yu) X射線源、樣品和探測器之間的精密位移跟蹤。該實驗共有八個(ge) 軸用於(yu) 位移跟蹤。除了測量位移之外，該實驗裝置還能夠進行樣品台的角度誤差分析。最終實現非線性度小於(yu) 0.1 um，錐束穩定性在一小時內(nei) 優(you) 於(yu) 10 ppb的高精度工業(ye) C-T。

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　　Benjamin A. Bircher, Felix Meli, Alain Küng, Rudolf Thalmann: "A geometry measurement system for a dimensional cone beam CT", 8th Conference on Industrial Computed Tomography (iCT 2018), At Wels, AU

6.1激光幹涉儀(yi) 在係統中的測量定位示意圖

　　7.IDS3010激光幹涉儀(yi) 在增材製造3D打印中的應用

　　微尺度選擇性激光燒結（u-SLS）是製造集成電路封裝構件（如微控製器）的一種創新方法。在大多數尖端的增材製造中需要微米量級的精度控製，然而集成電路封裝的生產(chan) 尺寸隻有幾微米，並且需要比傳(chuan) 統的增材製造方法有更小的公差。德克薩斯大學和NXP半導體(ti) 公司開發了一種基於(yu) u-SLS技術的新型3D打印機，用於(yu) 製造集成電路封裝。該係統包括用於(yu) 在燒結站和槽模塗布台之間傳(chuan) 送工件的空氣軸承線性導軌。為(wei) 滿足導軌對定位精度高的要求，該係統采用德國attocube公司的皮米精度幹涉儀(yi) IDS3010來進行位置的精確跟蹤。

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　　Nilabh K. Roy, Chee S. Foong, Michael A. Cullinan: "Design of a Micro-scale Selective Laser Sintering System", 27th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium, At Austin, Texas, USA

7.1係統示意圖，其中激光幹涉儀(yi) 被用作位移的精確測量和反饋

　　8. IDS3010激光幹涉儀(yi) 在掃描熒光X射線顯微鏡中的應用

　　在搭建具有納米分辨率的X射線顯微鏡時，對係統穩定性提出了更高的要求。在整個(ge) 實驗過程中，必須確保各個(ge) 組件以及組件之間的熱穩定性和機械穩定性。德國attocube的IDS3010激光幹涉儀(yi) 具有優(you) 異的穩定性和測量亞(ya) 納米位移的能力，在40小時內(nei) 表現出優(you) 於(yu) 1.25 nm的穩定性，並且在100赫茲(zi) 帶寬的受控環境中具有優(you) 於(yu) 300 pm的分辨率。因此，IDS3010是對上述X射線顯微鏡裝置的所有部件進行機械控製的不二選擇，使得整個(ge) X射線顯微鏡實現了40 nm的分辨率，而在數據收集所需的整個(ge) 時間內(nei) 係統穩定性優(you) 於(yu) 45 nm。

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　　Characterizing a scanning fluorescence X ray microscope made with the displacement sensor

8.1熒光X射線顯微鏡的高分辨成像結果