白光干涉法和激光光源相比具有短相干長度的特點，使得兩束光只有在光程差非常小的情況下才能發(fā)生干涉，因此不會產(chǎn)生干擾條紋。同時，白光干涉產(chǎn)生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置，避免了干涉級次不確定的問題。本文基于白光干涉原理對單層透明薄膜厚度測量進(jìn)行了研究，特別是對厚度小于光源相干長度的薄膜進(jìn)行了探究。文章首先詳細(xì)闡述了白光干涉原理和薄膜測厚原理，然后在金相顯微鏡的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一種型垂直白光掃描系統(tǒng)，作為實驗中測試薄膜厚度的儀器，并利用白光干涉原理對位移量進(jìn)行了標(biāo)定。 白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對不同材料的薄膜進(jìn)行聯(lián)合測量和分析。白光干涉膜厚儀推薦廠家
常用的白光垂直掃描干涉系統(tǒng)的原理是：入射的白光光束通過半反半透鏡進(jìn)入到顯微干涉物鏡，被分光鏡分成兩部分，一部分入射到固定的參考鏡，另一部分入射到樣品表面，當(dāng)參考鏡表面和樣品表面的反射光再次匯聚后，發(fā)生干涉，干涉光通過透鏡后，利用電荷耦合器(CCD)探測雙白光光束的干涉圖像。通過Z向精密位移臺帶動干涉鏡頭或樣品臺Z向掃描，獲得一系列干涉圖像。根據(jù)干涉圖像序列中對應(yīng)點的光強隨光程差變化曲線，可得該點的Z向相對位移；然后，通過CCD圖像中每個像素點光強最大值對應(yīng)的Z向位置，可測量被測樣品表面的三維形貌。該系統(tǒng)具有高分辨率和高靈敏度等特點，廣泛應(yīng)用于微觀表面形貌測量和薄膜厚度測量等領(lǐng)域。薄膜干涉膜厚儀供應(yīng)鏈光路長度越長，分辨率越高，但同時也更容易受到靜態(tài)振動等干擾因素的影響。
本文溫所研究的鍺膜厚度約300nm，導(dǎo)致其白光干涉輸出光譜只有一個干涉峰，此時常規(guī)基于相鄰干涉峰間距解調(diào)的方案（如峰峰值法等）將不再適用。為此，我們提出了一種基于單峰值波長移動的白光干涉測量方案，并設(shè)計搭建了膜厚測量系統(tǒng)。溫度測量實驗結(jié)果表明，峰值波長與溫度變化之間具有良好的線性關(guān)系。利用該測量方案，我們測得實驗用鍺膜的厚度為338.8nm，實驗誤差主要來自于溫度控制誤差和光源波長漂移。通過對納米級薄膜厚度的測量方案研究，實現(xiàn)了對鍺膜和金膜的厚度測量。本文主要的創(chuàng)新點是提出了白光干涉單峰值波長移動的解調(diào)方案，并將其應(yīng)用于極短光程差的測量。
白光干涉光譜分析是目前白光干涉測量的一個重要方向，此項技術(shù)主要是利用光譜儀將對條紋的測量轉(zhuǎn)變成為對不同波長光譜的測量。通過分析被測物體的光譜特性，就能夠得到相應(yīng)的長度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術(shù)，它不需要大量的掃描過程，因此提高了測量效率，而且也減小了環(huán)境對它的影響。此項技術(shù)能夠測量距離、位移、塊狀材料的群折射率以及多層薄膜厚度。白光干涉光譜法是基于頻域干涉的理論，采用白光作為寬波段光源，經(jīng)過分光棱鏡，被分成兩束光，這兩束光分別入射到參考面和被測物體，反射回來后經(jīng)過分光棱鏡合成后，由色散元件分光至探測器，記錄頻域上的干涉信號。此光譜信號包含了被測表面的信息，如果此時被測物體是薄膜，則薄膜的厚度也包含在這光譜信號當(dāng)中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測量的速度結(jié)合起來，形成了一種精度高而且速度快的測量方法。增加光路長度可以提高儀器分辨率，但同時也會更容易受到振動等干擾，需要采取降噪措施。
本章介紹了基于白光反射光譜和白光垂直掃描干涉聯(lián)用的靶丸殼層折射率測量方法。該方法利用白光反射光譜測量靶丸殼層光學(xué)厚度，利用白光垂直掃描干涉技術(shù)測量光線通過靶丸殼層后的光程增量，結(jié)合起來即可得到靶丸的折射率和厚度數(shù)據(jù)。在實驗數(shù)據(jù)處理方面，為解決白光干涉光譜中波峰位置難以精確確定和單極值點判讀可能存在干涉級次誤差的問題，提出了利用MATLAB曲線擬合確定極值點波長以及根據(jù)干涉級次連續(xù)性進(jìn)行干涉級次判斷的數(shù)據(jù)處理方法。通過應(yīng)用碳?xì)?CH)薄膜進(jìn)行實驗驗證，證明該方法具有較高的測量精度和可靠性。白光干涉膜厚儀可以配合不同的軟件進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，例如建立數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。薄膜膜厚儀的精度
通過測量反射光的干涉來計算膜層厚度，利用膜層與底材的反射率和相位差來實現(xiàn)測量。白光干涉膜厚儀推薦廠家
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，例如發(fā)光二極管、超輻射發(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、應(yīng)變、溫度、位移等等測量領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。白光干涉膜厚儀推薦廠家