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精确到纳米!我超精密测量技术冲破“封锁线”

来源:科技日报2021-05-14 15:08

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  南极天文望远镜、空间引力波探测装置、极大规模集成电路制造装备、光刻机……这一系列关键装备的加工制造,都需要依靠超高精度的测量仪器对大量光学元件的各项参数进行测量。以往,超精密测量技术受到国外封锁,成为制约高端装备制造发展的瓶颈问题。

  近日,由上海理工大学光电学院庄松林院士领衔的韩森教授团队与苏州慧利仪器有限责任公司共建联合实验室所研发的国产化高端产品——数字化激光干涉仪进展顺利。据介绍,该项目研究成果技术难度大、创新性强,取得了多项自主知识产权,部分产品填补国内空白,PV值测量等核心指标及相关技术达到国际领先水平。

  有装备制造的地方就需要精密的测量仪器

  “简单来说,干涉仪就是将激光分为两束,照射至需要测量的器件上,再汇合产生干涉,从而精确地测量出被测件表面的形貌误差,包括平面、球面、柱面或者自由曲面。”韩森向科技日报记者介绍,数字化干涉检测技术是结合光学干涉测量原理与计算机技术、能够实现纳米精度的非接触式测量技术,是超精密光学计量、国家大科学装置及工程、高端工业检测领域最重要的手段之一。

  中国装备制造要实现突破,首先要解决制造质量问题,其核心关键就是超精密测量能力。“有装备制造尤其是高端装备制造的地方,就需要精密的测量仪器,国内精密测量仪器不能照搬国外的那一套,我们必须把核心技术掌握在自己手中。”韩森说道。

  团队针对中国高端检测仪器和技术的需求,系统性地开展了模块化激光干涉仪设计以及应用的关键技术的研究与攻关。他们首先基于模块化设计思路开发了激光干涉仪的核心关键部件和测量软件,形成了多种型号高精密数字化激光干涉仪;接着在满足高精度相对测量基础上提出绝对检测算法和闭环自检技术,使平面面形检测精度提高5倍。

  在双重身份中缩短创新与市场的距离

  技术创新到市场,还有多远的路需要走?“最后一公里”是科技成果转化的普遍难题。

  “早在2018年,上理工就与苏州慧利仪器有限责任公司共建联合实验室,以人为纽带,让高校教授长期深度对接产业,更有利于盘活一系列资源。”韩森表示,在“大学教授”和“创业者”的双重身份下,高校的基础创新与企业的技术实践紧密绑定,提高了科研成果转化率和使用效益。

  目前,项目成果完成了数字化激光干涉仪的工程化,研制出多种口径的商业化检测仪器,实现“产学研用”的完美结合。相关产品及技术已经在国家计量单位、国家大科学装置及工程、高精密光学机械加工行业等多家企事业单位进行推广应用,有助于提升中国高端检测仪器在市场的占有率,推动高精密检测技术发展。

  项目团队还参与起草国家行业标准、国家平晶检测规程和数字式球面干涉仪校准规范工作,填补国内空白。项目授权发明专利5项、实用新型专利5项,发表论文10余篇,荣获中国产学研创新成果一等奖、日内瓦发明展特别金奖等多个奖项。

  (记者 王 春)

[ 责编:涂子怡 ]
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