随着现代制造业、微电子、微机电系统(MEMS)以及纳米技术的应用发展,对微结构的测量要求越来越高,其中MEMS阵列器件、MEMS多层结构器件、超精密加工器件对测试系统的测量范围、测量速度和测量精度有着更高要求。基于白光扫描干涉术的光学方法具有非接触、无损伤、高精度和全视场等特点,可以满足这些要求。本课题通过在纳米测量机(NMM)上安装光学干涉测量系统,搭建了基于NMM的微结构大范围白光扫描干涉测量系统,实现了25mm×25mm×5mm范围内的高精度测量。本课题完成的具体工作主要有:1.通过对国内外微结构几何量测量技术和方法的充分调研,为实现微结构的大范围高精度测量,在本系统中采用了白光扫描干涉技术。2.分析了大范围测量的实现原理。首先分析了白光垂直扫描干涉的测量原理,在此基础上提出了实现大范围测量的两种方法:白光垂直扫描干涉&图像拼接和白光水平扫描干涉,并对两种方法的测量原理和处理算法进行了分析。3.搭建了基于NMM的大范围高精度白光扫描干涉测量实验系统。其中相应的硬件包括:Mirau干涉物镜、光学成像结构、图像采集部分(CCD摄像机和图像采集卡)、NMM以及系统的支撑结构等;相应的软件包括:使用LABVIEW编写的用于完成扫描干涉测量的控制界面,以及与之相结合的用于后续数据处理分析的MATLAB程序。4.利用搭建的系统实现大范围测量实验。先利用单色光相移干涉和白光垂直扫描干涉实验对系统的性能和精度进行了评价,再利用白光垂直扫描干涉、白光垂直扫描干涉&图像拼接和白光水平扫描干涉实验完成对微结构在x、y、z三个方向的大范围高精度测量。