束掃描
關(guān)注創(chuàng)建者：320科技工作室 創(chuàng)建時間：2022-11-09
束掃描的實例教程
“
天線的波束掃描分為機械掃描和電掃描，后者相比于前者在掃描速度、波束數(shù)量、波束形狀等方面具有明顯優(yōu)勢，控制上更為靈活。本文介紹兩種在HFSS中進行電波束掃描的仿真方法。
”
關(guān)鍵詞：陣列天線，電波束掃描
01
陣列天線的波束掃描
陣列天線是一種由多個天線單元組成的集成系統(tǒng)，通過波束掃描技術(shù)，改變天線單元間的相對相位和幅度，從而實現(xiàn)對波束的方向和形狀的控制。在雷達、通信和導航等領(lǐng)域，可以實現(xiàn)更高的信號質(zhì)量和更好的目標跟蹤效果。
在波束掃描中，陣列天線的每個天線單元可以被視為一個發(fā)射機或接收機，并且可以通過改變它們之間的相位差和振幅來實現(xiàn)對發(fā)射波束的控制。波束掃描技術(shù)可以根據(jù)需要對天線單元進行編程，從而實現(xiàn)不同的波束方向和形狀。
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天線的波束掃描分為機械掃描和電掃描，后者相比于前者在掃描速度、波束數(shù)量、波束形狀等方面具有明顯優(yōu)勢，控制上更為靈活。本文介紹兩種在HFSS中進行電波束掃描的仿真方法。
”
關(guān)鍵詞：陣列天線，電波束掃描
01
陣列天線的波束掃描
陣列天線是一種由多個天線單元組成的集成系統(tǒng)，通過波束掃描技術(shù)，改變天線單元間的相對相位和幅度，從而實現(xiàn)對波束的方向和形狀的控制。在雷達、通信和導航等領(lǐng)域，可以實現(xiàn)更高的信號質(zhì)量和更好的目標跟蹤效果。
在波束掃描中，陣列天線的每個天線單元可以被視為一個發(fā)射機或接收機，并且可以通過改變它們之間的相位差和振幅來實現(xiàn)對發(fā)射波束的控制。波束掃描技術(shù)可以根據(jù)需要對天線單元進行編程，從而實現(xiàn)不同的波束方向和形狀。
展開 在本次合作中，該微型顯示系統(tǒng)會將TriLite的Trixel 3?激光束掃描儀(LBS，Laser Beam Scanner) 與Dispelix的先進光波導技術(shù)相結(jié)合。
根據(jù)外媒eeNews報道，實際上，對于AR智能眼鏡，圖像生成單元一般都需要一個微型投影儀，例如Trixel 3。另外，它還需要一個透明的光波導，這是一種對可見光透明的薄玻璃或塑料薄片，它可以通過適當?shù)膹澢鷮碜酝饨绛h(huán)境的光和圖像生成單元傳遞來的信息光組合到一起，并最終投射進入用戶眼中。
據(jù)介紹，Trixel 3是目前世界上尺寸最小的LBS投影儀。該投影儀的體積小于1立方厘米，重量僅為1.5克，作為一個微型模塊它可以實現(xiàn)長期的舒適佩戴。另外，傳統(tǒng)方案會在微型投影儀和光波導之間設(shè)計一些光學器件用于信息中繼。但是Trixel 3不需要任何這種中繼光學器件，從這點看，Trixel 3的使用有助于整個產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的緊湊設(shè)計。
再結(jié)合Dispelix的超薄光波導，新光學顯示系統(tǒng)方案將具有有史以來最緊湊結(jié)構(gòu)外形，這意味著在未來越來越多不同尺寸的眼鏡都將可以搭載AR功能。
TriLite公司的首席執(zhí)行官Peter Weigand表示：“Dispelix的透明光波導是目前業(yè)內(nèi)最好的，我們的合作將有助于在市場上快速推出更為輕薄和高性能的AR消費設(shè)備。”
Dispelix的CRO Josh Littlefield說：“Trixel 3激光束掃描儀確實是一個工程學奇跡，其創(chuàng)新程度可以媲美我們的透明光波導，我們很高興TriLite將我們選為他們首選的光波導技術(shù)合作伙伴。”
展開 導出動畫為GIF格式或視頻格式
當軸錐鏡和透鏡的距離小于等于焦距，會出現(xiàn)一端閉合另一端開口的瓶束，如圖12所示：
圖12. 軸錐鏡和透鏡距離為100mm時的結(jié)果
當軸錐鏡和透鏡的距離大于焦距，比如焦距為100mm,距離為160mm時會出現(xiàn)兩端均閉合的3D瓶束,如圖13所示：
圖13. 軸錐鏡和透鏡距離為160mm時的結(jié)果
圖14. 導出的GIF動畫
總結(jié)
這一期首先用可編程函數(shù)對軸錐鏡-透鏡瓶束生成系統(tǒng)進行了建模，并使用參數(shù)掃描功能改變探測器的位置探測不同位置的光場分布，使用Animation創(chuàng)建動畫。VirtualLab Fusion支持多元化仿真，參數(shù)掃描功能可以助力系統(tǒng)優(yōu)化。
展開 SEM是掃描電鏡，英文全稱為Scanning Electron Microscope。以下是關(guān)于掃描電鏡的一些基本信息：
1、工作原理：掃描電鏡是一種利用電子束掃描樣品表面，通過檢測電子與樣品相互作用產(chǎn)生的各種信號來獲取樣品表面微觀結(jié)構(gòu)信息的電子顯微鏡。電子槍發(fā)射出的電子束，經(jīng)過電磁透鏡聚焦和加速后，形成一束高能量的細電子束，掃描線圈控制電子束在樣品表面進行逐行掃描。電子束與樣品表面的原子相互作用，會產(chǎn)生二次電子、背散射電子等信號，這些信號被探測器收集并轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過放大和處理后，在顯示屏上顯示出樣品表面的圖像。
2、特點
- 高分辨率：能夠達到較高的分辨率，一般可以達到納米級別，甚至在一些先進的設(shè)備中可以達到亞納米級別，能夠清晰地觀察到樣品表面的細微結(jié)構(gòu)和形貌特征。
- 大景深：與光學顯微鏡相比，掃描電鏡具有很大的景深，這意味著它可以對表面起伏較大的樣品進行清晰成像，能夠呈現(xiàn)出樣品表面的三維立體結(jié)構(gòu)，使觀察者可以直觀地了解樣品的表面形態(tài)。
- 樣品制備相對簡單：對于大多數(shù)樣品，只需要進行簡單的處理，如干燥、鍍膜等，就可以進行觀察。不像透射電鏡那樣需要對樣品進行超薄切片等復(fù)雜的制備過程，這使得掃描電鏡能夠更方便地對各種類型的樣品進行分析。
- 可進行多種分析：除了觀察樣品的形貌外，掃描電鏡還可以與其他分析儀器相結(jié)合，如能譜儀（EDS）、波譜儀（WDS）等，實現(xiàn)對樣品的成分分析；還可以通過電子背散射衍射（EBSD）技術(shù)進行晶體結(jié)構(gòu)和取向分析等。
3、應(yīng)用領(lǐng)域
- 材料科學：用于研究材料的表面形貌、組織結(jié)構(gòu)、斷口分析等，幫助了解材料的性能與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，為材料的研發(fā)、制備和性能優(yōu)化提供依據(jù)。
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束掃描的最新內(nèi)容
毫秒級響應(yīng)： 傳感器響應(yīng)時間可縮短至1毫秒，能夠?qū)崟r捕捉激光束掃描瞬間的溫度梯度變化。
高達1kHz幀率： 設(shè)備支持子幀模式和線掃描模式，幀率最高可達1kHz（1000Hz）。這種高速性能使其能夠清晰記錄快速移動的熔池熱場，為實時調(diào)整激光功率、掃描速度等工藝參數(shù)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而有效抑制熱影響區(qū)的過度擴展，減少氣孔、裂紋等缺陷。
圖1. 軸錐鏡和透鏡將光束轉(zhuǎn)化為中空的瓶束
建模任務(wù)：
軸錐鏡和透鏡構(gòu)成的系統(tǒng)可以將高斯光束整形為環(huán)形光束，并且可以生成三維的瓶底光束。這一期將通過對這個系統(tǒng)的建模帶領(lǐng)大家了解VirtualLab Fusion的參數(shù)掃描功能和動圖的生成過程。
軸錐鏡的傳輸函數(shù)為exp(-i2π/λrα)，其中λ為波長，α是徑向調(diào)控因子。透鏡的傳輸函數(shù)則是exp(-i2π/λr^2/f/2)，f為焦距
該類物鏡通過將入射激光束在掃描平面上均勻聚焦，實現(xiàn)掃描角度與成像位置呈線性關(guān)系（F-Theta 特性），從而保證大視場內(nèi)的高精度加工與成像。
該類物鏡通過將入射激光束在掃描平面上均勻聚焦，實現(xiàn)掃描角度與成像位置呈線性關(guān)系（F-Theta 特性），從而保證大視場內(nèi)的高精度加工與成像。在本案例中，將通過設(shè)計一個典型的 F-Theta 掃描物鏡，演示在 VLU 中的光學設(shè)計流程，包括初始系統(tǒng)建立、像質(zhì)分析、評價函數(shù)定義、優(yōu)化以及結(jié)果展示。
2、儀器調(diào)試
將制備好的樣品安裝在掃描電鏡的樣品臺上，調(diào)整樣品位置，使其處于電子束的有效掃描范圍內(nèi)。然后，對掃描電鏡的各項參數(shù)進行調(diào)試，包括加速電壓、工作距離、電子束流等。同時，設(shè)置好X射線能譜儀的參數(shù)，如能量分辨率、采集時間等，以確保能夠準確收集和分析特征X射線信號。
3、數(shù)據(jù)采集
在一切準備就緒后，啟動掃描程序，電子束開始對樣品表面進行光柵式掃描。
</p><p><br></p><p><br></p><p><strong>TEM與SEM的區(qū)別</strong></p><p><strong style="color: rgb(8, 121, 226);">2.1 核心原理與成像方式</strong></p><p>掃描電鏡SEM用聚焦電子束掃描樣品表面，電子與樣品相互作用產(chǎn)生多種信號，通過探測器收集信號并轉(zhuǎn)換為圖像。
以下是關(guān)于掃描電鏡的一些基本信息：
1、工作原理：掃描電鏡是一種利用電子束掃描樣品表面，通過檢測電子與樣品相互作用產(chǎn)生的各種信號來獲取樣品表面微觀結(jié)構(gòu)信息的電子顯微鏡。電子槍發(fā)射出的電子束，經(jīng)過電磁透鏡聚焦和加速后，形成一束高能量的細電子束，掃描線圈控制電子束在樣品表面進行逐行掃描。
3、磁性
對于非磁性材料，電子束在掃描過程中不會受到磁場干擾，能夠按照預(yù)定路徑掃描材料表面，成像正常。
磁性材料內(nèi)部存在磁場，會使電子束的運動軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導致圖像失真、分辨率下降。
4、密度
密度大的材料，如重金屬材料，對電子的散射能力強，背散射電子產(chǎn)額高，在圖像中顯示為較亮的區(qū)域，圖像對比度較高。
</p><p><strong>激光掃描</strong>： 發(fā)射激光束掃描零件表面，獲取精確的三維數(shù)據(jù)。</p><p><strong>3D 結(jié)構(gòu)光掃描：</strong> 將光線圖案投射到零件上，高精度地捕捉形狀和尺寸。</p><p> </p><h3><strong>10.
通過調(diào)節(jié)激光束的焦距和掃描范圍，可以獲取不同深度的三維圖像，從而實現(xiàn)對樣品表面的精確測量。
在測量粗糙度方面，激光共聚焦顯微鏡具有以下幾個優(yōu)勢：
1、高分辨率：激光共聚焦顯微鏡能夠?qū)崿F(xiàn)亞微米級別的空間分辨率，可以清晰地觀察到樣品表面的微觀結(jié)構(gòu)，從而準確地測量其粗糙度。
