





HP 5517B 是安捷伦(Agilent)公司(前身为惠普HP)生产的一款高精度双频激光测量系统。该系统是精密机械计量领域的标杆产品,主要用于超精密定位平台、光刻机、坐标测量机等设备的动态和静态性能校准与测试。

在半导体制造行业,光刻机晶圆台的位移测量精度直接决定了芯片的线宽和良品率。某国内顶尖的光刻机研发团队在进行新一代产品测试时,发现使用常规激光干涉仪无法准确测量工作台在高速、多轴联动下的动态误差,导致定位精度始终无法突破纳米级门槛。安捷伦HP 5517B双频激光测量系统以其卓越的抗环境干扰能力和动态测量精度,成功分离并量化了导轨俯仰、偏摆、滚转等误差元素,为控制算法的补偿提供了精确数据依据,最终帮助该团队将工作台的定位精度提升至3纳米以内,达到了国际先进水平。
主要参数 | 数值/说明 |
产品型号 | HP 5517B |
制造商 | 安捷伦 (Agilent),原惠普(HP) |
产品类别 | 双频激光干涉测量系统 |
测量分辨率 | 0.6 nm(最高可达0.3 nm可选) |
测量精度 | ±0.5 ppm(在特定环境补偿下) |
最大测量速度 | >1 m/s,满足高速动态测量需求 |
测量距离 | 可达40米(使用长距离光学镜组) |
激光频率稳定性 | <1 x 10⁻⁸,确保长期测量稳定性 |
环境补偿器 | 集成空气温湿度、压力传感器,自动补偿折射率 |
输出接口 | GPIB (IEEE-488)、RS-232,便于自动化控制 |
光学组件 | 支持线性、角度、平面度、直线度等多种测量镜组 |
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创新点1:双频激光干涉与外差干涉技术。HP 5517B的核心基于双频激光干涉原理。其激光头同时发出频率略有差异的两种正交偏振光(f1和f2),经移动镜反射后,频率发生变化(多普勒效应)。两束光在接收器汇合产生拍频信号,通过测量该信号的相位变化来计算位移。这种方法对外界光线干扰、电源波动和空气湍流极不敏感,信噪比远高于单频激光干涉仪,实现了纳米级的稳定测量。
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创新点2:全参数环境补偿与多自由度测量。系统内置的高精度环境补偿单元,实时监测空气温度、压力、湿度,并自动计算空气折射率的变化对激光波长的影响,从根本上消除了环境因素带来的测量误差。配合一系列专用光学镜组(如五棱镜、偏摆仰俯镜),HP 5517B可同时测量一个轴向上的线性位移、俯仰、偏摆和滚转误差,提供全面的机器性能分析。
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创新点3:模块化设计与系统集成性。HP 5517B采用模块化设计,用户可根据测量需求灵活选配激光头、干涉镜、反射镜和环境补偿器。其标准的GPIB和RS-232接口使其能够轻松集成到自动化测试系统中,通过与PC和运动控制器的联动,实现全自动化的数据采集和性能分析,大大提升了计量效率和可靠性。
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某国家级计量院所承担着为航空航天企业校准大型五轴数控机床的任务。他们使用安捷伦HP 5517B系统,构建了一套完整的机床精度检测平台。通过一次装夹,即可快速检测出机床三个线性轴定位精度、重复定位精度以及各项几何误差(如垂直度、角度偏差)。其提供的权威、精确的检测报告,不仅帮助企业进行误差补偿,大幅提升了零件加工质量,更作为验收依据,保障了国家重点项目的装备可靠性。该所工程师表示:“HP 5517B是我们实验室的‘标准器’,其数据的权威性和重复性得到了业界的普遍认可,是我们提供精准量值传递的基石。”
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10780A:高精度环境补偿器,是保证HP 5517B实现±0.5ppm测量精度的关键选配件。
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10706A:线性干涉镜,与HP 5517B配套使用,用于基本的线性位移测量。
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10707A:双光束偏振干涉镜,可用于测量俯仰和偏摆角误差。
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10718C:直角镜,与线性干涉镜配合,用于测量直线度误差。
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Agilent 3458A 八位半数字万用表:可作为高精度数据采集设备,与HP 5517B联用,进行更高速、更精确的数据记录。
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Keysight UCC:安捷伦(是德科技)的统一校准软件,可控制HP 5517B等设备,实现自动化校准流程和数据管理。
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HP 5517B系统的安装需要专业的技术人员,需确保光路对准、气流稳定且振动最小化。日常维护主要是保持光学镜片的清洁,并定期对系统进行精度验证。
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