針對微米級工業(yè)薄膜厚度測量，開發(fā)了一種基于寬光譜干涉的反射式法測量方法，并研制了適用于工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測量系統(tǒng)，考慮了成本、穩(wěn)定性、體積等因素要求。該系統(tǒng)結(jié)合了薄膜干涉和光譜共聚焦原理，采用波長分辨下的薄膜反射干涉光譜模型，利用經(jīng)典模態(tài)分解和非均勻傅里葉變換的思想，提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法。該算法能夠有效利用全光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確提取相位變化，抗干擾能力強，能夠排除環(huán)境噪聲等假頻干擾。經(jīng)過對PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片、PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測量實驗驗證，結(jié)果表明該測厚系統(tǒng)具有1~75微米厚度的測量量程和微米級的測量不確定度，而且無需對焦，可以在10ms內(nèi)完成單次測量，滿足工業(yè)級測量需要的高效便捷的應(yīng)用要求。操作需要一定的專業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗，需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實踐。薄膜干涉膜厚儀性價比高
薄膜在現(xiàn)代光學(xué)、電子、醫(yī)療、能源和建材等技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，可以提高器件性能。但是由于薄膜制備工藝和生產(chǎn)環(huán)境等因素的影響，成品薄膜存在厚度分布不均和表面粗糙度大等問題，導(dǎo)致其光學(xué)和物理性能無法達(dá)到設(shè)計要求，嚴(yán)重影響其性能和應(yīng)用。因此，需要開發(fā)出精度高、體積小、穩(wěn)定性好的測量系統(tǒng)以滿足微米級工業(yè)薄膜的在線檢測需求。當(dāng)前的光學(xué)薄膜測厚方法無法同時兼顧高精度、輕小體積和合理的成本，而具有納米級測量分辨率的商用薄膜測厚儀器價格昂貴、體積大，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的在線測量需求。因此，提出了一種基于反射光譜原理的高精度工業(yè)薄膜厚度測量解決方案，研發(fā)了小型化、低成本的薄膜厚度測量系統(tǒng)，并提出了一種無需標(biāo)定樣品的高效穩(wěn)定的膜厚計算算法。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)微米級工業(yè)薄膜的厚度測量。小型膜厚儀經(jīng)銷批發(fā)白光干涉膜厚儀是用于測量薄膜厚度的一種儀器，可用于透明薄膜和平行表面薄膜的測量。
光具有傳播的特性，不同波列在相遇的區(qū)域，振動將相互疊加，是各列光波獨自在該點所引起的振動矢量和。兩束光要發(fā)生干涉，應(yīng)必須滿足三個相干條件，即：頻率一致、振動方向一致、相位差恒定。發(fā)生干涉的兩束光在一些地方振動加強，而在另一些地方振動減弱，產(chǎn)生規(guī)則的明暗交替變化。任何干涉測量都是完全建立在這種光波典型特性上的。下圖分別表示干涉相長和干涉相消的合振幅。與激光光源相比，白光光源的相干長度在幾微米到幾十微米內(nèi)，通常都很短，更為重要的是，白光光源產(chǎn)生的干涉條紋具有一個典型的特征：即條紋有一個固定不變的位置，該固定位置對應(yīng)于光程差為零的平衡位置，并在該位置白光輸出光強度具有最大值，并通過探測該光強最大值，可實現(xiàn)樣品表面位移的精密測量。此外，白光光源具有系統(tǒng)抗干擾能力強、穩(wěn)定性好且動態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等優(yōu)點。因此，白光垂直掃描干涉、白光反射光譜等基于白光干涉的光學(xué)測量技術(shù)在薄膜三維形貌測量、薄膜厚度精密測量等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。
由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對測量量程和精度的需求不相同，因此多種測量方法各有優(yōu)缺點，難以籠統(tǒng)評估。測量特點總結(jié)如表1-1所示，針對薄膜厚度不同，適用的測量方法分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對于小于1μm的薄膜，白光干涉輪廓儀的測量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較為適用；而對于小于200nm的薄膜，橢圓偏振法結(jié)果更可靠，因為透過率曲線缺少峰谷值。光學(xué)薄膜厚度測量方案目前主要集中于測量透明或半透明薄膜。通過使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，可以得到待測薄膜厚度。本章詳細(xì)研究了白光干涉測量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性，并得出了基于兩個相鄰干涉峰的白光干涉解調(diào)方案不適用于極短光程差測量的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于干涉光譜單峰值波長移動的白光干涉測量解調(diào)技術(shù)。操作需要一定的專業(yè)基礎(chǔ)和經(jīng)驗，需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實踐。
在白光干涉中，當(dāng)光程差為零時，會出現(xiàn)零級干涉條紋。隨著光程差的增加，光源譜寬范圍內(nèi)的每條譜線形成的干涉條紋之間會發(fā)生偏移，疊加后整體效果導(dǎo)致條紋對比度降低。白光干涉原理的測量系統(tǒng)精度高，可以進(jìn)行測量。采用白光干涉原理的測量系統(tǒng)具有抗干擾能力強、動態(tài)范圍大、快速檢測和結(jié)構(gòu)簡單緊湊等優(yōu)點。雖然普通的激光干涉與白光干涉有所區(qū)別，但它們也具有許多共同之處。我們可以將白光看作一系列理想的單色光在時域上的相干疊加，而在頻域上觀察到的就是不同波長對應(yīng)的干涉光強變化曲線。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。高精度膜厚儀工廠
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。薄膜干涉膜厚儀性價比高
由于靶丸自身特殊的特點和極端的實驗條件，使得靶丸參數(shù)的測試工作變得異常復(fù)雜。光學(xué)測量方法具有無損、非接觸、測量效率高、操作簡便等優(yōu)勢，因此成為了測量靶丸參數(shù)的常用方式。目前常用于靶丸幾何參數(shù)或光學(xué)參數(shù)測量的方法有白光干涉法、光學(xué)顯微干涉法、激光差動共焦法等。然而，靶丸殼層折射率是沖擊波分時調(diào)控實驗研究中的重要參數(shù)，因此對其進(jìn)行精密測量具有重要意義。 常用的折射率測量方法有橢圓偏振法、折射率匹配法、白光光譜法、布儒斯特角法等。薄膜干涉膜厚儀性價比高