微納技術(shù)是指尺度為亞毫米、微米和納米量級(jí)元件以及對(duì)這些元件構(gòu)成的部件或系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、加工、組裝、系統(tǒng)集成與應(yīng)用的技術(shù)。

近年來，微納技術(shù)逐漸成熟，并且加快了包括集成電路制造、高能生物細(xì)胞工程、微創(chuàng)醫(yī)療、新能源等在內(nèi)的多個(gè)產(chǎn)業(yè)跨越式的發(fā)展和升級(jí)。

為了進(jìn)一步推進(jìn)微納技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，研究者和生產(chǎn)者也在不斷嘗試進(jìn)一步探索物理、化學(xué)性質(zhì)更合適的材料、追求更精密的微加工、微裝配技術(shù)， 而這些都離不開成像工具的輔助。

下面分享一些我們的鏡頭系統(tǒng)在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用案例：

顯微視覺引導(dǎo)下的微裝配機(jī)器人為微小零件三維空間裝配提供了有效解決方案。

下圖所示微顆粒的直徑在10-30μm，柱腔外徑為200μm左右，柱腔頂端微孔的外徑在100μm左右。由于微顆粒與柱腔的尺寸相差較大并且顯微視覺具有高放大倍數(shù)與大視場(chǎng)、大景深相矛盾的特點(diǎn)，因此不易實(shí)現(xiàn)裝配過程中對(duì)微顆粒與柱腔的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

MEMS材料的力學(xué)性能測(cè)試

在不同類型的MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）中，包含了特征尺寸在亞微米至毫米范圍的電子和機(jī)械元件。

當(dāng)構(gòu)件細(xì)微到微米/納米尺寸后，材料本身的力學(xué)、物理性質(zhì)及其受環(huán)境影響的程度將發(fā)生很大變化，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)，傳統(tǒng)的性能參數(shù)已經(jīng)不能滿足MEMS微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要。

因此，逐漸出現(xiàn)了多種結(jié)合力學(xué)、光學(xué)的新型分析方案。這些分析方案需要搭配精密的分析儀器，才能完成每一次的MEMS材料分析。

例如，在MEMS拉伸測(cè)試中，主要需要是指對(duì)材料彈性模量、泊松比、 屈服強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度的測(cè)量。由于被拉伸試樣尺寸在微米量級(jí)， 試樣的驅(qū)動(dòng)位移在1μm甚至nm量級(jí)， 拉伸力在mN量級(jí)， 這就要求位移與力檢測(cè)精度非常高。因此，試驗(yàn)裝置需要有高分辨力的圖像監(jiān)控與采集裝置。

應(yīng)用人員選擇了開放式的Navitar Zoom6000 長(zhǎng)工作距離連續(xù)變倍鏡頭，搭配不同規(guī)格物鏡，穩(wěn)定呈現(xiàn)超變焦視野范圍。

在該應(yīng)用中，Zoom6000長(zhǎng)工作距離連續(xù)變倍鏡頭與高分辨力 CCD相機(jī)、計(jì)算機(jī)、 CRT顯示器和led光源組成一套圖像監(jiān)控采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高分辨力顯微鏡超變焦視野：

• 5X鏡頭的工作距離為34mm，電子放大倍率為94.7-538.2X， 最高分辨力為 1.2 μm， 用于試件的安裝和操縱

• 50X鏡頭的工作距離為13mm， 電子放大倍率為 1274.9-5357.8X， 最高分辨力為0.3 μm， 用于加載過程中試件表面狀況的監(jiān)控。

應(yīng)用小結(jié)

對(duì)高倍數(shù)的顯微應(yīng)用而言，主要面臨以下三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

• 高倍數(shù)下的圖像清晰度， 這取決于鏡頭系統(tǒng)的數(shù)值孔徑設(shè)計(jì)以及自身的像差校正能力；

• 高倍數(shù)下的視野范圍，為了實(shí)現(xiàn)檢測(cè)效率，一次成像的視野往往是越多越好，但同時(shí)鏡頭的放大倍數(shù)越大，視野范圍就越小；

• 高倍數(shù)下的景深，高倍數(shù)下成像系統(tǒng)的景深往往非常小，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了非常高的要求。 

綜合我們收集的用戶反饋和應(yīng)用總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)搭建一個(gè)最合適的光學(xué)成像系統(tǒng)的過程就是在光學(xué)成像規(guī)則的限制下，高效地平衡各方限制因素，和用戶一起解決應(yīng)用關(guān)鍵問題點(diǎn)的過程。

我們非常期待在未來和用戶一起繼續(xù)挑戰(zhàn)更多的成像應(yīng)用，創(chuàng)造性地呈現(xiàn)更多高質(zhì)量圖像，解決更多應(yīng)用問題。在接下來的文章中，我們將進(jìn)一步向您介紹我們的光學(xué)鏡頭屬性特點(diǎn)以及更多的光學(xué)成像案例，敬請(qǐng)關(guān)注。

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