白光干涉測量技術,也被稱為光學低相干干涉測量技術,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,進而通過各種解調方案實現(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。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,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、結構簡單和成本低廉等優(yōu)點。目前,經過幾十年的研究與發(fā)展,白光干涉技術在膜厚、壓力、應變、溫度、位移等等測量領域已經得到廣泛的應用??膳浜喜煌能浖M行數(shù)據處理和分析,如建立數(shù)據庫、統(tǒng)計數(shù)據等。國內膜厚儀行情
光纖白光干涉測量使用的是寬譜光源。在選擇光源時,需要重點考慮光源的輸出光功率和中心波長的穩(wěn)定性。由于本文所設計的解調系統(tǒng)是通過測量干涉峰值的中心波長移動來實現(xiàn)的,因此光源中心波長的穩(wěn)定性對實驗結果會產生很大的影響。實驗中我們選擇使用由INPHENIX公司生產的SLED光源,相對于一般的寬帶光源具有輸出功率高、覆蓋光譜范圍寬等優(yōu)點。該光源采用+5V的直流供電,標定中心波長為1550nm,且其輸出功率在一定范圍內可調。驅動電流可以達到600mA。薄膜干涉膜厚儀供貨白光干涉膜厚測量技術的優(yōu)化需要對實驗方法和算法進行改進;
通過基于表面等離子體共振傳感的測量方案,結合共振曲線的三個特征參數(shù),即共振角、半高寬和反射率小值,反演計算可以精確地得到待測金屬薄膜的厚度和介電常數(shù)。該方案操作簡單,利用Kretschmann型結構的表面等離子體共振實驗系統(tǒng)即可得到共振曲線,從而得到金膜的厚度。由于該方案為一種強度測量方案,受環(huán)境影響較大,測量結果存在多值性問題,因此研究人員進一步對偏振外差干涉的改進方案進行了理論分析,從P光和S光之間相位差的變化來實現(xiàn)厚度測量。
由于不同性質和形態(tài)的薄膜對系統(tǒng)的測量量程和精度的需求不盡相同,因而多種測量方法各有優(yōu)劣,難以一概而論。,按照薄膜厚度的增加,適用的測量方式分別為分光光度法、橢圓偏振法、共聚焦法和干涉法。對于小于1μm的較薄薄膜,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適合。而對于小于200nm的薄膜,由于透過率曲線缺少峰谷值,橢圓偏振法結果更加可靠?;诎坠飧缮嬖淼墓鈱W薄膜厚度測量方案目前主要集中于測量透明或者半透明薄膜,通過使用不同的解調技術處理白光干涉的圖樣,得到待測薄膜厚度。本章在詳細研究白光干涉測量技術的常用解調方案、解調原理及其局限性的基礎上,分析得到了常用的基于兩個相鄰干涉峰的白光干涉解調方案不適用于極短光程差測量的結論。在此基礎上,我們提出了基于干涉光譜單峰值波長移動的白光干涉測量解調技術。白光干涉膜厚測量技術可以實現(xiàn)對薄膜的在線檢測和控制;
薄膜干涉原理根據薄膜干涉原理…,當波長為^的單色光以人射角f從折射率為n.的介質入射到折射率為n:、厚度為e的介質膜面(見圖1)時,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為干涉條紋級次;δ’為半波損失.
普通物理教材中討論薄膜干涉問題時,均近似地認為,δ’是指入射光波在光疏介質中前進,遇到光密介質i的界面時,在不超過臨界角的條件下,不論人射角的大小如何,在反射過程中都將產生半個波長的損失(嚴格地說, 只在掠射和正射情況下反射光的振動方向與入射光的振動方向才幾乎相反),故δ’是否存在決定于n1,n2,n3大小的比較。當膜厚e一定,而入射角j可變時,干涉條紋級次^隨f而變,即同樣的人射角‘對應同一級明紋(或暗紋),叫等傾干涉,如以不同的入射角入射到平板介質上.當入射角£一定,而膜厚??勺儠r,干涉條紋級次隨。而變,即同樣的膜厚e對應同一級明紋(或暗紋)。叫等厚干涉,如劈尖干涉和牛頓環(huán). 總之,白光干涉膜厚儀是一種應用很廣的測量薄膜厚度的儀器。小型膜厚儀生產廠家哪家好
在半導體、光學、電子、化學等領域廣泛應用,有助于研究和開發(fā)新產品。國內膜厚儀行情
白光干涉光譜分析是目前白光干涉測量的一個重要方向,此項技術主要是利用光譜儀將對條紋的測量轉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,就能夠得到相應的長度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術,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。白干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,經過分光棱鏡,被分成兩束光,這兩束光分別入射到參考鏡和被測物體,反射回來后經過分光棱鏡合成后,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中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測量的速度結合起來,形成了一種精度高而且速度快的測量方法。國內膜厚儀行情