在激光慣性約束核聚變實驗中，靶丸的物性參數(shù)和幾何參數(shù)是靶丸制備工藝改進(jìn)和仿真模擬核聚變實驗過程的基礎(chǔ)，因此如何對靶丸多個參數(shù)進(jìn)行同步、高精度、無損的綜合檢測是激光慣性約束核聚變實驗中的關(guān)鍵問題。以上各種薄膜厚度及折射率的測量方法各有利弊，但針對本文實驗，仍然無法滿足激光核聚變技術(shù)對靶丸參數(shù)測量的高要求，靶丸參數(shù)測量存在以下問題：不能對靶丸進(jìn)行破壞性切割測量，否則，被破壞后的靶丸無法用于于下一步工藝處理或者打靶實驗；需要同時測得靶丸的多個參數(shù)，不同參數(shù)的單獨測量，無法提供靶丸制備和核聚變反應(yīng)過程中發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化現(xiàn)象和規(guī)律，并且效率低下、沒有統(tǒng)一的測量標(biāo)準(zhǔn)。靶丸屬于自支撐球形薄膜結(jié)構(gòu)，曲面應(yīng)力大、難展平的特點導(dǎo)致靶丸與基底不能完全貼合，在微區(qū)內(nèi)可看作類薄膜結(jié)構(gòu)白光干涉膜厚測量技術(shù)的研究需要對光學(xué)理論和光學(xué)儀器有較深入的了解。品牌膜厚儀招商加盟
光譜擬合法易于測量具有應(yīng)用領(lǐng)域，由于使用了迭代算法，因此該方法的優(yōu)缺點在很大程度上取決于所選擇的算法。隨著各種全局優(yōu)化算法的引入，遺傳算法和模擬退火算法等新算法被用于薄膜參數(shù)的測量。其缺點是不夠?qū)嵱?，該方法需要一個較好的薄膜的光學(xué)模型(包括色散系數(shù)、吸收系數(shù)、多層膜系統(tǒng))，但是在實際測試過程中，薄膜的色散和吸收的公式通常不準(zhǔn)確，尤其是對于多層膜體系，建立光學(xué)模型非常困難，無法用公式準(zhǔn)確地表示出來。在實際應(yīng)用中只能使用簡化模型，因此，通常全光譜擬合法不如極值法有效。另外該方法的計算速度慢也不能滿足快速計算的要求。國內(nèi)膜厚儀信賴推薦白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對薄膜的厚度、反射率、折射率等光學(xué)參數(shù)進(jìn)行測量。
基于表面等離子體共振傳感的測量方案，利用共振曲線的三個特征參量—共振角、半高寬和反射率小值，通過反演計算得到待測金屬薄膜的厚度。該測量方案可同時得到金屬薄膜的介電常數(shù)和厚度，操作方法簡單。我們利用Kretschmann型結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振實驗系統(tǒng)，測得金膜在入射光波長分別為632.8nm和652.1nm時的共振曲線，由此得到金膜的厚度為55.2nm。由于該方案是一種強度測量方案，測量精度受環(huán)境影響較大，且測量結(jié)果存在多值性的問題，所以我們進(jìn)一步對偏振外差干涉的改進(jìn)方案進(jìn)行了理論分析，根據(jù)P光和S光之間相位差的變化實現(xiàn)厚度測量。
為了分析白光反射光譜的測量范圍，開展了不同壁厚的靶丸殼層白光反射光譜測量實驗。圖是不同殼層厚度靶丸的白光反射光譜測量曲線，如圖所示，對于殼層厚度30μm的靶丸，其白光反射光譜各譜峰非常密集、干涉級次數(shù)值大；此外，由于靶丸殼層的吸收，壁厚較大的靶丸信號強度相對較弱。隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步增加，其白光反射光譜各譜峰將更加密集，難以實現(xiàn)對各干涉譜峰波長的測量。為實現(xiàn)較大厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量，需采用紅外的寬譜光源和光譜探測器。對于殼層厚度為μm的靶丸，測量的波峰相對較少，容易實現(xiàn)靶丸殼層白光反射光譜譜峰波長的準(zhǔn)確測量；隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步減小，兩干涉信號之間的光程差差異非常小，以至于他們的光譜信號中只有一個干涉波峰，基于峰值探測的白光反射光譜方法難以實現(xiàn)其厚度的測量；為實現(xiàn)較小厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量，可采用紫外的寬譜光源和光譜探測器提升其探測厚度下限。 白光干涉膜厚測量技術(shù)可以通過對干涉圖像的分析實現(xiàn)對薄膜的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)測量。
白光干涉測量技術(shù)，也被稱為光學(xué)低相干干涉測量技術(shù)，使用的是低相干的寬譜光源，例如超輻射發(fā)光二極管、發(fā)光二極管等。同所有的光學(xué)干涉原理一樣，白光干涉同樣是通過觀察干涉圖樣的變化來分析干涉光程差的變化，進(jìn)而通過各種解調(diào)方案實現(xiàn)對待測物理量的測量。采用寬譜光源的優(yōu)點是由于白光光源的相干長度很?。ㄒ话銥閹孜⒚椎綆资⒚字g），所有波長的零級干涉條紋重合于主極大值，即中心條紋，與零光程差的位置對應(yīng)。中心零級干涉條紋的存在使測量有了一個可靠的位置的參考值，從而只用一個干涉儀即可實現(xiàn)對被測物理量的測量，克服了傳統(tǒng)干涉儀無法實現(xiàn)測量的缺點。同時，相比于其他測量技術(shù),白光干涉測量方法還具有對環(huán)境不敏感、抗干擾能力強、測量的動態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單和成本低廉等優(yōu)點。目前，經(jīng)過幾十年的研究與發(fā)展，白光干涉技術(shù)在膜厚、壓力、溫度、應(yīng)變、位移等等測量領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)中的薄膜生物學(xué)特性分析。膜厚儀安裝操作注意事項
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)涂層中的薄膜反射率測量。品牌膜厚儀招商加盟
極值法求解過程計算簡單，速度快，同時確定薄膜的多個光學(xué)常數(shù)及解決多值性問題，測試范圍廣，但沒有考慮薄膜均勻性和基底色散的因素，以至于精度不夠高。此外，由于受曲線擬合精度的限制，該方法對膜厚的測量范圍有要求，通常用這種方法測量的薄膜厚度應(yīng)大于200nm且小于10μm，以確保光譜信號中的干涉波峰數(shù)恰當(dāng)。全光譜擬合法是基于客觀條件或基本常識來設(shè)置每個擬合參數(shù)上限、下限，并為該區(qū)域的薄膜生成一組或多組光學(xué)參數(shù)及厚度的初始值，引入適合的色散模型，再根據(jù)麥克斯韋方程組的推導(dǎo)。這樣求得的值自然和實際的透過率和反射率（通過光學(xué)系統(tǒng)直接測量的薄膜透射率或反射率）有所不同，建立評價函數(shù)，當(dāng)計算的透過率/反射率與實際值之間的偏差小時，我們就可以認(rèn)為預(yù)設(shè)的初始值就是要測量的薄膜參數(shù)。品牌膜厚儀招商加盟