對(duì)同一靶丸相同位置進(jìn)行白光垂直掃描干涉，建立靶丸的垂直掃描干涉裝置，通過(guò)控制光學(xué)輪廓儀的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)干涉物鏡在垂直方向上的移動(dòng)，從而測(cè)量到光線穿過(guò)靶丸后反射到參考鏡與到達(dá)基底直接反射回參考鏡的光線之間的光程差，顯然，當(dāng)一束平行光穿過(guò)靶丸后，偏離靶丸中心越遠(yuǎn)的光線，測(cè)量到的有效壁厚越大，其光程差也越大，但這并不表示靶丸殼層的厚度，存在誤差，穿過(guò)靶丸中心的光線測(cè)得的光程差才對(duì)應(yīng)靶丸的上、下殼層的厚度。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以對(duì)薄膜的厚度、反射率、折射率等光學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。薄膜膜厚儀企業(yè)
可以使用光譜分析方法來(lái)確定靶丸折射率和厚度。極值法和包絡(luò)法、全光譜擬合法是通過(guò)分析膜的反射或透射光譜曲線來(lái)計(jì)算膜厚度和折射率的方法。極值法測(cè)量膜厚度是根據(jù)薄膜反射或透射光譜曲線上的波峰的位置來(lái)計(jì)算的。對(duì)于弱色散介質(zhì)，折射率為恒定值，通過(guò)極大值點(diǎn)的位置可求得膜的光學(xué)厚度，若已知膜折射率即可求解膜的厚度；對(duì)于強(qiáng)色散介質(zhì)，首先利用極值點(diǎn)求出膜厚度的初始值，然后利用色散模型計(jì)算折射率與入射波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)擬合得到色散模型的系數(shù)，即可解出任意入射波長(zhǎng)下的折射率。常用的色散模型有cauchy模型、Selimeier模型、Lorenz模型等。國(guó)內(nèi)膜厚儀供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)樣品的選擇和使用對(duì)于保持儀器準(zhǔn)確度至關(guān)重要。
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(gè)干涉峰，此時(shí)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(zhǎng)移動(dòng)的白光干涉測(cè)量方案，并設(shè)計(jì)搭建了膜厚測(cè)量系統(tǒng)。溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，峰值波長(zhǎng)與溫度變化之間具有良好的線性關(guān)系。利用該測(cè)量方案，我們測(cè)得實(shí)驗(yàn)用鍺膜的厚度為338.8nm，實(shí)驗(yàn)誤差主要來(lái)自于溫度控制誤差和光源波長(zhǎng)漂移。通過(guò)對(duì)納米級(jí)薄膜厚度的測(cè)量方案研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍺膜和金膜的厚度測(cè)量。本文主要的創(chuàng)新點(diǎn)是提出了白光干涉單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的解調(diào)方案，并將其應(yīng)用于極短光程差的測(cè)量。
白光干涉的相干原理早在1975年就被提出，并在1976年實(shí)現(xiàn)了在光纖通信領(lǐng)域中的應(yīng)用。1983年，Brian Culshaw的研究小組報(bào)道了白光干涉技術(shù)在光纖傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨后在1984年，報(bào)道了基于白光干涉原理的完整的位移傳感系統(tǒng)。這項(xiàng)研究成果證明了白光干涉技術(shù)可以用于測(cè)量能夠轉(zhuǎn)換成位移的物理參量。此后的幾年中，白光干涉技術(shù)應(yīng)用于溫度、壓力等的研究也相繼被報(bào)道。自上世紀(jì)90年代以來(lái)，白光干涉技術(shù)得到了快速發(fā)展，提供了更多實(shí)現(xiàn)測(cè)量的解決方案。近年來(lái)，由于傳感器設(shè)計(jì)和研制的進(jìn)步，信號(hào)處理的新方案提出，以及傳感器的多路復(fù)用等技術(shù)的發(fā)展，使白光干涉測(cè)量技術(shù)的發(fā)展更加迅速。操作需要一定的專業(yè)技能和經(jīng)驗(yàn)，需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實(shí)踐。
自1986年E.Wolf證明了相關(guān)誘導(dǎo)光譜的變化以來(lái)，人們開(kāi)始在理論和實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行探討和研究。結(jié)果表明，動(dòng)態(tài)的光譜位移可以產(chǎn)生新的濾波器，可應(yīng)用于光學(xué)信號(hào)處理和加密領(lǐng)域。本文提出的基于白光干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的解調(diào)方案，可應(yīng)用于當(dāng)兩光程差非常小導(dǎo)致干涉光譜只有一個(gè)干涉峰的信號(hào)解調(diào)，實(shí)現(xiàn)納米薄膜厚度測(cè)量。在頻域干涉中，當(dāng)干涉光程差超過(guò)光源相干長(zhǎng)度時(shí)，仍然可以觀察到干涉條紋。這種現(xiàn)象是因?yàn)榘坠夤庠吹墓庾V可以看成是許多單色光的疊加，每一列單色光的相干長(zhǎng)度都是無(wú)限的。當(dāng)使用光譜儀接收干涉光譜時(shí)，由于光譜儀光柵的分光作用，寬光譜的白光變成了窄帶光譜，導(dǎo)致相干長(zhǎng)度發(fā)生變化。白光干涉膜厚儀是用于測(cè)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(cè)量。薄膜膜厚儀企業(yè)
它可以用不同的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，比如建立數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。薄膜膜厚儀企業(yè)
白光干涉光譜分析是目前白光干涉測(cè)量的一個(gè)重要方向，此項(xiàng)技術(shù)主要是利用光譜儀將對(duì)條紋的測(cè)量轉(zhuǎn)變成為對(duì)不同波長(zhǎng)光譜的測(cè)量。通過(guò)分析被測(cè)物體的光譜特性，就能夠得到相應(yīng)的長(zhǎng)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(guò)程，因此提高了測(cè)量效率，而且也減小了環(huán)境對(duì)它的影響。此項(xiàng)技術(shù)能夠測(cè)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(jīng)過(guò)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(cè)物體，反射回來(lái)后經(jīng)過(guò)分光棱鏡合成后，由色散元件分光至探測(cè)器，記錄頻域上的干涉信號(hào)。此光譜信號(hào)包含了被測(cè)表面的信息，如果此時(shí)被測(cè)物體是薄膜，則薄膜的厚度也包含在這光譜信號(hào)當(dāng)中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測(cè)量的速度結(jié)合起來(lái)，形成了一種精度高而且速度快的測(cè)量方法。薄膜膜厚儀企業(yè)