相移误差是影响干涉显微镜测量表面形貌精度的主要因素之一，介绍了四帧算法，五帧算法，四帧免疫算法，五帧免疫算法的原理和计算公式，并对其特点进行了分析比较，利用自行研制的带旋转检偏器的干涉显微测量系统，分别用四种算法对Ra=0.35μm和Ra=0.09μm粗糙度样块进行了实测，结果表明，五帧算法的重复测量精度优于0.5nm，五帧免疫算法的重复测量精度优于0.3nm，同时对在普通干涉显微镜上进一步提高其测量精度做了初步探讨。

介绍了一种新型的基于垂直扫描的精密三维工作台,它由一个自带计量系统的二维工作台和一个垂直扫描工作台组成。垂直扫描工作台放置在X-Y二维工作台上方。当测量工件时,闭环控制系统控制二维工作台的位移,同时Z方向伺服电机和压电陶瓷驱动器驱动垂直扫描工作台去实现垂直方向上的精确定位。衍射光栅位移传感器用于探测垂直扫描工作台的垂直位移量。

研制了基于同一显微镜基体实现原子力探针扫描测量与非接触光学测量两种功能的复合型超精密表面形貌测量仪。分析了基于白光显微干涉原子力探针的测量方法、探针微悬臂变形量与白光干涉条纹移动量的关系以及探针微悬臂测量非线性误差的修正方法,和通过融合垂直扫描系统的位移量和悬臂梁变形量得到了原子力探针的工作方式。研制了三维精密位移系统和基于白光显微干涉的原子力探针测头。采用原子力探针扫描测量对NT-MDT公司生产的扫描探针校准光栅TGZ2_PTB进行了重复性实验,实验显示标准差为0.96nm,相对重复性误差为3.08%。给出了原子力探针扫描测量、相移干涉测量及白光干涉垂直扫描测量的测量实例。实验结果表明,所研制的超精密表面形貌测量仪可用于超精密加工工程表面、光学表面以及微纳几何结构的测量。

介绍了一种新型的基于垂直扫描的精密三维工作台,由一个自带计量系统的二维工作台和一个垂直扫描工作台组成.当测量工件时,闭环控制系统控制二维工作台的位移,同时Z方向伺服电机和压电陶瓷驱动器驱动垂直扫描工作台去实现垂直方向上的精确定位.衍射光栅位移传感器用于探测垂直扫描工作台的垂直位移量.

应用相移干涉术测量物体表面微观形貌时,相移器的移相误差直接影响测量精度.在四帧干涉图情形下,推导出了对移相误差不敏感的相位解算方法.算法将相移误差因子作为中间可代换变量,它的大小随机变化不影响相位计算结果,即相位计算式与相移误差因子无关.对标准正弦样板进行的实验验证表明,该算法有效地抑制了移相误差对形貌测量的影响,进一步提高了表面微观形貌的测量精度和测量可靠性、提高了测量系统的整体性能指标.