





ZYGO 8010-0105-01+7702 是ZYGO公司生产的一套高性能激光干涉仪测量系统。该型号通常表示一个完整的测量套件,其中 8010 是系列号,0105-01 很可能指代特定的激光发射器/主机单元,而 7702 则代表一套关键的光学镜组(如分光镜、反射镜等)。该系统基于迈克尔逊干涉原理,利用激光的波长作为“标尺”,能够以纳米级的分辨率和极高的精度,对线性位移、直线度、角度、平面度等几何参数进行非接触式测量,是精密制造、计量科学和高端装备研发领域不可或缺的测量基准。
在高端数控机床制造厂的总装车间,一台新组装的五轴联动加工中心需要进行最终的定位精度和重复定位精度的验收。检验工程师使用 ZYGO 8010-0105-01+7702 激光干涉仪系统执行这项关键任务。他们将激光头(0105-01)稳固地安装在机床床身上,将干涉镜(7702 套件中的核心组件)和反射镜分别安装在机床主轴和工作台上。随着机床沿X轴运动,激光束从激光头发出,经干涉镜分光,一束光射向固定反射镜,另一束射向随主轴移动的反射镜。两束光返回后发生干涉,系统精确记录干涉条纹的明暗变化次数。每一个条纹变化对应着半个激光波长的位移(对于氦氖激光器约为316纳米)。通过高速电子元件计数和空气温压补偿,系统实时计算出主轴相对于工作台的实际位移,与数控系统指令的位移进行比较,从而精确评估出机床的定位误差,确保其能够满足加工航空发动机叶轮等精密零件的苛刻要求。
主要参数 | 数值/说明(典型范围) |
系统型号/组件 | 8010-0105-01 (激光头/主机) + 7702 (光学镜组) |
制造商 | ZYGO Corporation |
产品类别 | 高精度激光干涉仪测量系统 |
测量类型 | 线性位移、直线度、角度、平面度等(取决于光学配置) |
测量范围 | 可达数十米(取决于环境条件和光学组件) |
分辨率 | 亚纳米级(例如 0.3 nm, 0.1 nm 可选) |
精度 | 极高,典型值 ±0.5 ppm 或更优(取决于环境补偿精度) |
激光波长 | 通常为稳频氦氖(HeNe)激光,波长 632.8 nm |
测量速度 | 最高可达数米/秒(取决于型号) |
环境补偿 | 集成温湿度、气压传感器,自动补偿空气折射率对波长的影响 |
输出接口 | RS-232, IEEE-488 (GPIB), 以太网等(取决于型号和年代) |
光学组件(7702) | 包含分光镜、反射镜、转向镜等,用于构建特定测量光路 |
系统特点 | 非接触测量、精度高、范围大、溯源至国家长度基准 |
· •创新点1:以光波长为基准的绝对测量:ZYGO激光干涉仪的核心原理是迈克尔逊干涉。它利用单色性好、频率稳定的激光作为光源,其波长在真空中是恒定不变的物理常数。通过计量激光在测量光路和参考光路中返回后产生的干涉条纹信号,可以将机械位移量直接转换为对光波波长的计数,从而实现了一种可溯源至国际米定义的绝对测量,精度远超基于光栅尺等增量式传感器的方法。
· •创新点2:精密的环境补偿与实时修正:激光在空气中的波长会随温度、气压和湿度变化而轻微改变,这是长距离测量误差的主要来源。ZYGO系统集成了高精度的温度、气压和湿度传感器,实时监测环境参数,并依据Edlen公式自动计算并修正空气折射率,确保测量结果是在当前环境下的真实物理长度,这是实现ppm(百万分之一)级别精度的关键技术保障。
· •创新点3:模块化光学与多功能性:通过更换 7702 这类光学组件套件中的不同镜组(如线性干涉镜、角度镜、直线度镜等),同一台激光主机(8010-0105-01)可以快速配置成用于测量线性位移、俯仰和偏摆角误差、直线度等多种几何误差的测量系统。这种模块化设计大大增强了设备的通用性和使用效率,降低了用户的总体拥有成本。
项目案例:光刻机工件台定位精度校准半导体光刻机是制造芯片的核心装备,其工件台的定位精度直接决定线宽和套刻精度,要求极高。应用流程:光刻机制造商使用 ZYGO 8010-0105-01+7702 系统对工件台进行最终校准。在超洁净恒温车间内,将干涉仪安装在隔振平台上,精心搭建光路,测量工件台在数百毫米行程内的定位精度和重复性。带来的改进:该系统提供的纳米级精度数据是调试和补偿工件台控制算法的基础。通过反复测量和补偿,最终使工件台的全行程定位精度达到纳米量级。设备工程师表示:“ZYGO干涉仪是我们精度溯源的‘金标准’。它的稳定性和可靠性,确保了每一台出厂的设备都能达到设计指标,为芯片的精密制造提供了最基础的保障。”


1. 1.精密隔振平台:为干涉仪提供稳定的测量基础,隔离地面振动。
2. 2.调整架与安装夹具:用于精确调整激光头和各光学镜组的位置和角度。
3. 3.环境传感器(通常内置或选配):高精度温度、气压、湿度探头,用于空气折射率补偿。
4. 4.测量软件:ZYGO提供的专用软件,用于控制仪器、设置参数、采集数据、分析结果和生成报告。
5. 5.校准服务与标准器具:定期将干涉仪送回ZYGO或授权机构进行校准,确保其量值溯源的有效性。
6. 6.其他光学附件:如长距折射镜组、真空罩等,用于特殊测量应用。
使用 ZYGO 8010-0105-01+7702 需要专业培训。测量前需精心规划光路,确保激光头与光学镜组准直。环境补偿单元必须正确放置并能代表测量路径的平均环境条件。仪器应避免剧烈振动、撞击和强磁场。
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