Mikromekaaninen peili Fourier-muunnosinterferometriaan

Materiaalien tunnistus ja analyysi ovat yleisiä mittauskohteita monissa yhteyksissä. Tässä työssä kuvaillaan uusi tapa toteuttaa mittalaite tätä tarkoitusta varten. Pääajatuksena oli kehittää mikromekaaninen liikkuva peili, jota käyttämällä saataisiin suositun suurtarkkuusmittalaitteen, Fourier-muunnosspektrometrin, kokoa pienennettyä. Työssä osoitettiin, että toimiva mittalaite on mahdollista rakentaa käyttämällä useita tällaisia tarkasti liikutettavia pellejä. Peilin toiminnalle kehitettiin matemaattinen malli ja mallia käyttämällä todettiin, että teoreettinen peilin paikan tarkkuus on 0.01 nm ja kulmatarkkuus 9.10[-9] rad. Peilin maksimiliikematkaksi suunniteltiin 10 µm ja akustista mallinnusta käytettiin vähentämään ilmavirtausten aiheuttamaa vastusta ohjausnopeuden maksimoimiseksi. Komponentin valmistus suunniteltiin toteutettavaksi Silicon-On-Insulator -rakenteelle mikroelektroniikan valmistuksessa käytettävin menetelmin. Ohjelmistopohjainen automatisoitu mittausjärjestelmä rakennettiin teorian varmistamista varten. Järjestelmässä simuloitiin mikromekaanista peiliä alumiinipeilillä, jota liikuteltiin pietsosähköisen elementin avulla sekä käyttämällä mikromekaanista piivaakaa, jota alun perin käytettiin komponenttisuunnittelun lähtökohtana. Varsinainen peilikomponentti ei ollut vielä saatavilla testausta varten. Laser- sekä laajakaistavalolähdettä käytettiin testijärjestelmän verifioinnissa ja mikromekaanisen vaa'an ohjausta varten suunniteltiin sekä rakennettiin mittaus ja ohjauselektroniikka. Vaa'an paikkamittausten toistettavuus oli 0.7 nm ja saavutettu optinen liikematka oli 1.63 µm. Työn tulokset osoittivat, että mikroelektromekaaniselle peilille kehitetty matemaattinen malli on tarkoitukseen soveltuva ja että tavoitteena olevan Fourier muunnosspektrometrin toteuttaminen suunniteltujen peilien avulla on realistista