薄膜材料的厚度在納米級薄膜的各項相關(guān)參數(shù)中,是制備和設(shè)計中一個重要的參量,也是決定薄膜性質(zhì)和性能的關(guān)鍵參量之一。然而,由于其極小尺寸及表面效應(yīng)的影響,納米級薄膜的厚度準(zhǔn)確測量變得困難??蒲屑夹g(shù)人員通過不斷的探索研究,提出了新的薄膜厚度測量理論和技術(shù),并將測量方法從手動到自動、有損到無損等不斷改進(jìn)。對于不同性質(zhì)的薄膜,其適用的厚度測量方案也不相同。在納米級薄膜中,采用光學(xué)原理的測量技術(shù)可以實現(xiàn)精度高、速度快、無損測量等優(yōu)點,成為主要的檢測手段。典型的測量方法包括橢圓偏振法、干涉法、光譜法、棱鏡耦合法等。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展,白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和拓展。高速膜厚儀行情
白光干涉時域解調(diào)方案通過機(jī)械掃描部件驅(qū)動干涉儀的反射鏡移動,補償光程差,實現(xiàn)對信號的解調(diào)。該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。光纖白光干涉儀的兩個輸出臂分別作為參考臂和測量臂,用于將待測的物理量轉(zhuǎn)換為干涉儀兩臂的光程差變化。測量臂因待測物理量的變化而增加未知光程差,參考臂則通過移動反射鏡來補償測量臂所引入的光程差。當(dāng)干涉儀兩臂光程差ΔL=0時,即兩個干涉光束的光程相等時,將出現(xiàn)干涉極大值,觀察到中心零級干涉條紋,這種現(xiàn)象與外界的干擾因素?zé)o關(guān),因此可以利用它來獲取待測物理量的值。會影響輸出信號強度的因素包括:入射光功率、光纖的傳輸損耗、各端面的反射等。雖然外界環(huán)境的擾動會影響輸出信號的強度,但對于零級干涉條紋的位置并不會造成影響。
國內(nèi)膜厚儀常用解決方案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。
白光光譜法具有測量范圍大、連續(xù)測量時波動范圍小的優(yōu)點,可以解決干涉級次模糊識別的問題。但在實際測量中,由于誤差、儀器誤差和擬合誤差等因素的影響,干涉級次的測量精度仍然受到限制,會出現(xiàn)干擾級次的誤判和干擾級次的跳變現(xiàn)象。這可能導(dǎo)致計算得出的干擾級次m值與實際譜峰干涉級次m'(整數(shù))之間存在誤差。因此,本文設(shè)計了以下校正流程圖,基于干涉級次的連續(xù)特性得到了靶丸殼層光學(xué)厚度的準(zhǔn)確值。同時,給出了白光干涉光譜測量曲線。
極值法求解過程計算簡單,快速,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)。白光干涉膜厚儀廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、光學(xué)、電子、化學(xué)等領(lǐng)域,為研究和開發(fā)提供了有力的手段。
極值法求解過程計算簡單,速度快,同時能確定薄膜的多個光學(xué)常數(shù)并解決多值性問題,測試范圍廣,但沒有考慮薄膜均勻性和基底色散的因素,因此精度不夠高。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,通常用于測量薄膜厚度大于200納米且小于10微米的情況,以確保光譜信號中的干涉波峰數(shù)適當(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,再通過麥克斯韋方程組的推導(dǎo)得到結(jié)果。該方法能判斷預(yù)設(shè)的初始值是否為要測量的薄膜參數(shù),建立評價函數(shù)來計算透過率/反射率與實際值之間的偏差。只有當(dāng)計算出的透過率/反射率與實際值之間的偏差很小時,我們才能認(rèn)為預(yù)設(shè)的初始值就是要測量的薄膜參數(shù)。工作原理是基于膜層與底材反射率及相位差,通過測量反射光的干涉來計算膜層厚度。國產(chǎn)膜厚儀推薦
操作之前需要專業(yè)技能和經(jīng)驗的培訓(xùn)和實踐。高速膜厚儀行情
針對靶丸自身獨特的特點及極端實驗條件需求,使得靶丸參數(shù)的測試工作變得異常復(fù)雜。如何精確地測定靶丸的光學(xué)參數(shù),一直是激光聚變研究者非常關(guān)注的課題。由于光學(xué)測量方法具有無損、非接觸、測量效率高、操作簡便等優(yōu)越性,靶丸參數(shù)測量通常采用光學(xué)測量方式。常用的光學(xué)參數(shù)測量手段很多,目前,常用于測量靶丸幾何參數(shù)或光學(xué)參數(shù)的測量方法有白光干涉法、光學(xué)顯微干涉法、激光差動共焦法等。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,精密測量靶丸殼層折射率十分有意義。而常用的折射率測量方法,如橢圓偏振法、折射率匹配法、白光光譜法、布儒斯特角法等。高速膜厚儀行情