微納米散斑的制備方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種微納米散斑的制備方法和系統(tǒng)，其中，該方法包括以下步驟：生成預(yù)設(shè)數(shù)量的散斑顆粒大小和/或散斑數(shù)目不同的數(shù)字散斑圖，并從中選取至少一幅數(shù)字散斑圖作為散斑模板；對待處理試件和目標(biāo)試件的待處理區(qū)域進行預(yù)處理；將散斑模板導(dǎo)入散斑沉積設(shè)備；對待處理試件的待處理區(qū)域進行對焦，以獲取當(dāng)前放大倍數(shù)下的最優(yōu)參數(shù)組；根據(jù)最優(yōu)參數(shù)組調(diào)節(jié)散斑沉積設(shè)備，并根據(jù)散斑模板在目標(biāo)試件的待處理區(qū)域沉積散斑。上述方法能夠制備高質(zhì)量微納米散斑，提升散斑制備的可重復(fù)性、無損性和制備速度。
【專利說明】微納米散斑的制備方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光測力學(xué)、變形測量領(lǐng)域，特別涉及一種微納米散斑的制備方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微納米技術(shù)的快速發(fā)展，微納米器件和結(jié)構(gòu)的性能指標(biāo)和可靠性評估要求變形測量尺度達到了微納米量級。微區(qū)域的變形測量對變形測量載體的尺度提出了更高的要求。散斑是數(shù)字圖像相關(guān)變形測量領(lǐng)域最基本的元素，物體表面變形散斑圖的優(yōu)劣直接影響了變形測量的精度。目前，常規(guī)的微納米散斑的制備方法主要包括:人工噴漆法、接觸式紫外曝光法、電子束光刻法、化學(xué)氣相沉積法、納米顆粒噴涂法、聚焦離子束刻蝕法等。
[0003]但以上幾種制備方法均存在一定程度的問題:人工噴漆法制得的散斑顆粒較大，尺寸最小為亞毫米量級，只能滿足宏觀的變形測量要求；電子束光刻法和接觸式紫外曝光法的制備工藝復(fù)雜，費時且成本昂貴；化學(xué)氣相沉積法是在試件表面化學(xué)氣相沉積不同的金屬薄膜，通過濕熱條件得到微納米散斑，但該方法嚴(yán)重依賴于基底和薄膜的性質(zhì)，且制備過程可能會影響到所測試件的物理化學(xué)性質(zhì)；納米顆粒噴涂法制得的散斑不能具體定位，散斑的位置取決于基底試件表面的性質(zhì)，且不易得到重復(fù)性結(jié)果；聚焦離子束刻蝕法會對試件表面造成損傷，尤其是對薄膜結(jié)構(gòu)的試樣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題。
[0005]為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種微納米散斑的制備方法。該方法能夠制備高質(zhì)量微納米散斑，提升散斑制備的精確度和可重復(fù)性，操作簡單快捷，且對試件無損，通用性強。
[0006]為達上述目的，本發(fā)明第一方面實施例提出了一種微納米散斑的制備方法，包括以下步驟:生成預(yù)設(shè)數(shù)量的散斑顆粒大小和/或散斑數(shù)目不同的數(shù)字散斑圖，并從中選取至少一幅所述數(shù)字散斑圖作為散斑模板，其中，所述數(shù)字散斑圖為二值圖；對待處理試件和目標(biāo)試件的待處理區(qū)域進行預(yù)處理，其中，所述目標(biāo)試件與所述待處理試件的材質(zhì)相同；將所述散斑模板導(dǎo)入散斑沉積設(shè)備；對所述待處理試件的待處理區(qū)域進行對焦，以獲取當(dāng)前放大倍數(shù)下的最優(yōu)參數(shù)組；根據(jù)所述最優(yōu)參數(shù)組調(diào)節(jié)所述散斑沉積設(shè)備，并根據(jù)所述散斑模板在所述目標(biāo)試件的待處理區(qū)域沉積散斑。
[0007]本發(fā)明實施例的微納米散斑的制備方法，通過選取散斑模板導(dǎo)入散斑沉積設(shè)備，并在待處理試件上對焦，從而得到當(dāng)前放大倍數(shù)下的最優(yōu)參數(shù)組，然后在目標(biāo)試件的待處理區(qū)域沉積散斑，得到的微納米散斑質(zhì)量好，制作簡單，可重復(fù)性高，且對試件無損，提升了通用性。
[0008]本發(fā)明第二方面實施例提出了一種微納米散斑的制備系統(tǒng)，包括:模板生成模塊，用于生成預(yù)設(shè)數(shù)量的散斑顆粒大小和/或散斑數(shù)目不同的數(shù)字散斑圖，并從中選取至少一幅所述數(shù)字散斑圖作為散斑模板，其中，所述數(shù)字散斑圖為二值圖；預(yù)處理模塊，用于對待處理試件和目標(biāo)試件的待處理區(qū)域進行預(yù)處理，其中，所述目標(biāo)試件與所述待處理試件的材質(zhì)相同；模板導(dǎo)入模塊，用于將所述散斑模板導(dǎo)入散斑沉積設(shè)備；對焦模塊，用于對所述待處理試件的待處理區(qū)域進行對焦，以獲取當(dāng)前放大倍數(shù)下的最優(yōu)參數(shù)組；沉積模塊，用于根據(jù)所述散斑模板和所述最優(yōu)參數(shù)組在經(jīng)過所述預(yù)處理的目標(biāo)試件的待處理區(qū)域沉積散斑。
[0009]本發(fā)明實施例的微納米散斑的制備系統(tǒng)，通過選取散斑模板導(dǎo)入散斑沉積設(shè)備，并在待處理試件上對焦，從而得到當(dāng)前放大倍數(shù)下的最優(yōu)參數(shù)組，然后在目標(biāo)試件的待處理區(qū)域沉積散斑，得到的微納米散斑質(zhì)量好，制作簡單，可重復(fù)性高，且對試件無損，提升了通用性。
[0010]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0012]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的微納米散斑的制備方法的流程圖；
[0013]圖2為根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的微納米散斑的制備方法的流程圖；
[0014]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的對待處理試件的待處理區(qū)域進行對焦，以獲取當(dāng)前放大倍數(shù)下的最優(yōu)參數(shù)組的流程圖；
[0015]圖4Ca)為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的散斑模板的示意圖；
[0016]圖4 (b)為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在娃片試件表面沉積的Pt散斑圖；
[0017]圖4 (C)為根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的在娃片試件表面沉積的Pt散斑圖；
[0018]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在高溫鎳基合金GH4169表面沉積的Pt散斑圖；
[0019]圖6為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的微納米散斑的制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖7為根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的微納米散斑的制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0022]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0023]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0024]為了解決的問題，本發(fā)明提出了一種微納米散斑的制備方法和系統(tǒng)。下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的微納米散斑的制備方法和系統(tǒng)。
[0025]一種微納米散斑的制備方法，包括以下步驟:生成預(yù)設(shè)數(shù)量的散斑顆粒大小和/或散斑數(shù)目不同的數(shù)字散斑圖，并從中選取至少一幅數(shù)字散斑圖作為散斑模板，其中，數(shù)字散斑圖為二值圖；對待處理試件和目標(biāo)試件的待處理區(qū)域進行預(yù)處理，其中，目標(biāo)試件與待處理試件的材質(zhì)相同；將散斑模板導(dǎo)入散斑沉積設(shè)備；對待處理試件的待處理區(qū)域進行對焦，以獲取當(dāng)前放大倍數(shù)下的最優(yōu)參數(shù)組；根據(jù)最優(yōu)參數(shù)組調(diào)節(jié)散斑沉積設(shè)備，并根據(jù)散斑模板在目標(biāo)試件的待處理區(qū)域沉積散斑。
[0026]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的微納米散斑的制備方法的流程圖。如圖1所示，該微納米散斑的制備方法包括以下步驟:
[0027]S101，生成預(yù)設(shè)數(shù)量的散斑顆粒大小和/或散斑數(shù)目不同的數(shù)字散斑圖，并從中選取至少一幅數(shù)字散斑圖作為散斑模板，其中，數(shù)字散斑圖為二值圖。
[0028]具體地，可利用計算機程序生成預(yù)設(shè)數(shù)量的散斑顆粒大小和/或散斑數(shù)目不同的數(shù)字散斑二值圖，并從中選取散斑模板。在本發(fā)明的一個實施例中，生成預(yù)設(shè)數(shù)量的散斑顆粒大小和/或散斑數(shù)目不同的數(shù)字散斑圖，并從中選取至少一幅數(shù)字散斑圖作為散斑模板進一步包括:
[0029]根據(jù)圖像的平均灰度梯度從數(shù)字散斑圖中選取散斑模板，其中，圖像的平均灰度梯度為:
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種微納米散斑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 生成預(yù)設(shè)數(shù)量的散斑顆粒大小和/或散斑數(shù)目不同的數(shù)字散斑圖，并從中選取至少一幅所述數(shù)字散斑圖作為散斑模板，其中，所述數(shù)字散斑圖為二值圖； 對待處理試件和目標(biāo)試件的待處理區(qū)域進行預(yù)處理，其中，所述目標(biāo)試件與所述待處理試件的材質(zhì)相同； 將所述散斑模板導(dǎo)入散斑沉積設(shè)備； 對所述待處理試件的待處理區(qū)域進行對焦，以獲取當(dāng)前放大倍數(shù)下的最優(yōu)參數(shù)組； 根據(jù)所述最優(yōu)參數(shù)組調(diào)節(jié)所述散斑沉積設(shè)備，并根據(jù)所述散斑模板在所述目標(biāo)試件的待處理區(qū)域沉積散斑。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成預(yù)設(shè)數(shù)量的散斑顆粒大小和/或散斑數(shù)目不同的數(shù)字散斑圖，并選取散斑模板具體包括: 根據(jù)圖像的平均灰度梯度從所述數(shù)字散斑圖中選取所述散斑模板，其中，所述圖像的平均灰度梯度為:
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述待處理試件的待處理區(qū)域進行對焦，以獲取當(dāng)前放大倍數(shù)下的最優(yōu)參數(shù)組進一步包括: 調(diào)節(jié)所述散斑沉積設(shè)備的參數(shù)值，根據(jù)所述散斑模板在所述待處理試件的所述待處理區(qū)域沉積多個散斑圖像，其中，所述散斑沉積設(shè)備的參數(shù)包括沉積總時間、點停留時間和束流強度； 根據(jù)所述多個散斑圖像獲取最優(yōu)散斑圖像，并記錄與所述最優(yōu)散斑圖像對應(yīng)的參數(shù)值，作為在當(dāng)前放大倍數(shù)下的最優(yōu)參數(shù)組。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述對所述待處理試件的待處理區(qū)域進行對焦，以獲取當(dāng)前放大倍數(shù)下的最優(yōu)參數(shù)組之前，還包括: 調(diào)節(jié)所述散斑沉積設(shè)備的放大倍數(shù)，以將所述散斑圖像的調(diào)節(jié)至所需大小。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述散斑沉積設(shè)備為聚焦離子束設(shè)備。
6.一種微納米散斑的制備系統(tǒng)，其特征在于，包括: 模板生成模塊，用于生成預(yù)設(shè)數(shù)量的散斑顆粒大小和/或散斑數(shù)目不同的數(shù)字散斑圖，并從中選取至少一幅所述數(shù)字散斑圖作為散斑模板，其中，所述數(shù)字散斑圖為二值圖； 預(yù)處理模塊，用于對待處理試件和目標(biāo)試件的待處理區(qū)域進行預(yù)處理，其中，所述目標(biāo)試件與所述待處理試件的材質(zhì)相同； 模板導(dǎo)入模塊，用于將所述散斑模板導(dǎo)入散斑沉積設(shè)備； 對焦模塊，用于對所述待處理試件的待處理區(qū)域進行對焦，以獲取當(dāng)前放大倍數(shù)下的最優(yōu)參數(shù)組； 沉積模塊，用于根據(jù)所述散斑模板和所述最優(yōu)參數(shù)組在經(jīng)過所述預(yù)處理的目標(biāo)試件的待處理區(qū)域沉積散斑。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模板生成模塊具體用于根據(jù)圖像的平均灰度梯度從所述數(shù)字散斑圖中選取所述散斑模板，其中，所述圖像的平均灰度梯度為:
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述對焦模塊進一步包括: 調(diào)節(jié)子模塊，用于調(diào)節(jié)所述散斑沉積設(shè)備的參數(shù)值，根據(jù)所述散斑模板在所述待處理試件的所述待處理區(qū)域沉積多個散斑圖像，其中，所述散斑沉積設(shè)備的參數(shù)包括沉積總時間、點停留時間和束流強度； 獲取子模塊，用于根據(jù)所述多個散斑圖像獲取最優(yōu)散斑圖像，并記錄與所述最優(yōu)散斑圖像對應(yīng)的參數(shù)值，作為在當(dāng)前放大倍數(shù)下的最優(yōu)參數(shù)組。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 調(diào)節(jié)模塊，用于調(diào)節(jié)所述散斑沉積設(shè)備的放大倍數(shù)，以將所述散斑圖像的調(diào)節(jié)至所需大小。
10.如權(quán)利要求6-9任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述散斑沉積設(shè)備為聚焦離子束設(shè)備。
【文檔編號】G01B11/16GK103808440SQ201410054817
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】謝惠民, 朱榮華, 吳丹 申請人:清華大學(xué)