極值法求解過(guò)程計(jì)算簡(jiǎn)單,快速,同時(shí)確定薄膜的多個(gè)光學(xué)常數(shù)及解決多值性問(wèn)題,測(cè)試范圍廣,但沒(méi)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(duì)膜厚的測(cè)量范圍有要求,通常用這種方法測(cè)量的薄膜厚度應(yīng)大于200nm且小于10μm,以確保光譜信號(hào)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(shí)來(lái)設(shè)置每個(gè)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(shí)際的透過(guò)率和反射率(通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)直接測(cè)量的薄膜透射率或反射率)有所不同,建立評(píng)價(jià)函數(shù),當(dāng)計(jì)算的透過(guò)率/反射率與實(shí)際值之間的偏差小時(shí),我們就可以認(rèn)為預(yù)設(shè)的初始值就是要測(cè)量的薄膜參數(shù)。操作需要一定的專業(yè)基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn),需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實(shí)踐。測(cè)量膜厚儀信賴推薦
常用白光垂直掃描干涉系統(tǒng)的原理:入射的白光光束通過(guò)半反半透鏡進(jìn)入到顯微干涉物鏡后,被分光鏡分成兩部分,一個(gè)部分入射到固定參考鏡,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通過(guò)分光鏡后,再次匯聚發(fā)生干涉,干涉光通過(guò)透鏡后,利用電荷耦合器(CCD)可探測(cè)整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)雙白光光束的干涉圖像。利用Z向精密位移臺(tái)帶動(dòng)干涉鏡頭或樣品臺(tái)Z向掃描,可獲得一系列干涉圖像。根據(jù)干涉圖像序列中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的光強(qiáng)隨光程差變化曲線,可得該點(diǎn)的Z向相對(duì)位移;然后,由CCD圖像中每個(gè)像素點(diǎn)光強(qiáng)最大值對(duì)應(yīng)的Z向位置獲得被測(cè)樣品表面的三維形貌。防水膜厚儀性價(jià)比高企業(yè)隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和擴(kuò)展。
光學(xué)測(cè)厚方法結(jié)合了光學(xué)、機(jī)械、電子和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù),以光波長(zhǎng)為測(cè)量基準(zhǔn),從原理上保證了納米級(jí)的測(cè)量精度。由于光學(xué)測(cè)厚是非接觸式的測(cè)量方法,因此被用于精密元件表面形貌及厚度的無(wú)損測(cè)量。針對(duì)薄膜厚度的光學(xué)測(cè)量方法,可以按照光吸收、透反射、偏振和干涉等不同光學(xué)原理分為分光光度法、橢圓偏振法、干涉法等多種測(cè)量方法。不同的測(cè)量方法各有優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。因此,有一些研究采用了多通道式復(fù)合測(cè)量法,結(jié)合多種測(cè)量方法,例如橢圓偏振法和光度法結(jié)合的光譜橢偏法,彩色共焦光譜干涉和白光顯微干涉的結(jié)合法等。
折射率分別為1.45和1.62的2塊玻璃板,使其一端相接觸,形成67的尖劈.將波長(zhǎng)為550nm的單色光垂直投射在劈上,并在上方觀察劈的干涉條紋,試求條紋間距。
我們可以分2種可能的情況來(lái)討論:
一般玻璃的厚度可估計(jì)為1mm的量級(jí),這個(gè)量級(jí)相對(duì)于光的波長(zhǎng)550nm而言,應(yīng)該算是膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)^的厚玻璃了,所以光線通過(guò)上玻璃板時(shí)應(yīng)該無(wú)干涉現(xiàn)象,同理光線通過(guò)下玻璃板時(shí)也無(wú)干涉現(xiàn)象.空氣膜厚度因劈角很小而很薄,與波長(zhǎng)可比擬,所以光線通過(guò)空氣膜應(yīng)該有干涉現(xiàn)象,在空氣膜的下表面處有一半波損失,故光程差應(yīng)該為2n2e+λ/2.
(2)假設(shè)玻璃板厚度的量級(jí)與可見光波長(zhǎng)量級(jí)可比擬,當(dāng)單色光垂直投射在劈尖上時(shí),上玻璃板能滿足形成薄膜干涉的條件,其光程差為2n2e+λ/2,下玻璃板也能滿足形成薄膜于涉的條件,光程差為2n1h+λ/2,但由于玻璃板膜厚均勻,h不變,人射角i=儼也不變,故玻璃板形成的薄膜干涉為等傾又等厚干涉條紋,要么玻璃板全亮,要么全暗,它不會(huì)影響空氣劈尖干涉條紋的位置和條紋間距??諝馀飧缮婀獬滩钊詾?n2e+λ/2,但玻璃板會(huì)影響劈尖干涉條紋的亮度對(duì)比度. 精度高的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結(jié)構(gòu)。
用峰峰值法處理光譜數(shù)據(jù)時(shí),被測(cè)光程差的分辨率取決于光譜儀或CCD的分辨率。我們只需要獲取相鄰的兩個(gè)干涉峰值處的波長(zhǎng)信息,即可確定光程差,不必關(guān)心此波長(zhǎng)處的光強(qiáng)大小,從而降低了數(shù)據(jù)處理難度。此外,也可以利用多組相鄰干涉光譜極值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分別求出光程差,然后再求平均值作為測(cè)量結(jié)果,以提高該方法的測(cè)量精度。但是,峰峰值法存在著一些缺點(diǎn):當(dāng)使用寬帶光源時(shí),不可避免地會(huì)有與光源同分布的背景光疊加在接收光譜中,從而引起峰值處波長(zhǎng)的改變,從而引入測(cè)量誤差。同時(shí),當(dāng)兩干涉信號(hào)之間的光程差很小,導(dǎo)致其干涉光譜只有一個(gè)干涉峰時(shí),此法便不再適用。該儀器的工作原理是通過(guò)測(cè)量反射光的干涉來(lái)計(jì)算膜層厚度,基于反射率和相位差。防水膜厚儀性價(jià)比高企業(yè)
隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提升和擴(kuò)展。測(cè)量膜厚儀信賴推薦
薄膜干涉原理根據(jù)薄膜干涉原理…,當(dāng)波長(zhǎng)為^的單色光以人射角f從折射率為n.的介質(zhì)入射到折射率為n:、厚度為e的介質(zhì)膜面(見圖1)時(shí),干涉明、暗紋條件為:
2e(n22一n12sin2i)1/2+δ’=kλ,k=1,2,3,4,5...(1)
2e(n22一n12sin2i)1/2+δ’=(2k+1)λ/2,k=0,1,2,3,4...(2)
E式中k為干涉條紋級(jí)次;δ’為半波損失.
普通物理教材中討論薄膜干涉問(wèn)題時(shí),均近似地認(rèn)為,δ’是指入射光波在光疏介質(zhì)中前進(jìn),遇到光密介質(zhì)i的界面時(shí),在不超過(guò)臨界角的條件下,不論人射角的大小如何,在反射過(guò)程中都將產(chǎn)生半個(gè)波長(zhǎng)的損失(嚴(yán)格地說(shuō), 只在掠射和正射情況下反射光的振動(dòng)方向與入射光的振動(dòng)方向才幾乎相反),故δ’是否存在決定于n1,n2,n3大小的比較。當(dāng)膜厚e一定,而入射角j可變時(shí),干涉條紋級(jí)次^隨f而變,即同樣的人射角‘對(duì)應(yīng)同一級(jí)明紋(或暗紋),叫等傾干涉,如以不同的入射角入射到平板介質(zhì)上.當(dāng)入射角£一定,而膜厚。可變時(shí),干涉條紋級(jí)次隨。而變,即同樣的膜厚e對(duì)應(yīng)同一級(jí)明紋(或暗紋)。叫等厚干涉,如劈尖干涉和牛頓環(huán). 測(cè)量膜厚儀信賴推薦