針對微米級(jí)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(qiáng),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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jí)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(jí)測量需要的高效便捷的應(yīng)用要求。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(jì)算膜層厚度。光干涉膜厚儀供應(yīng)商
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)相對于光的波長550nm而言,應(yīng)該算是膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長^的厚玻璃了,所以光線通過上玻璃板時(shí)應(yīng)該無干涉現(xiàn)象,同理光線通過下玻璃板時(shí)也無干涉現(xiàn)象.空氣膜厚度因劈角很小而很薄,與波長可比擬,所以光線通過空氣膜應(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比度. 防水膜厚儀大概價(jià)格多少可以配合不同的軟件進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理,例如建立數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。
薄膜是指分子 、原子或者是離子在基底表面沉積形成的一種特殊的二維材料。近幾十年來,隨著材料科學(xué)和鍍膜工藝的不斷發(fā)展,厚度在納米量級(jí)(幾納米到幾百納米范圍內(nèi))薄膜的研究和應(yīng)用迅速增加。與體材料相比,因?yàn)榧{米薄膜的尺寸很小,使得表面積與體積的比值增加,表面效應(yīng)所表現(xiàn)出的性質(zhì)非常突出,因而在光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)上有許多獨(dú)特的表現(xiàn)。納米薄膜應(yīng)用于傳統(tǒng)光學(xué)領(lǐng)域,在生產(chǎn)實(shí)踐中也得到了越來越廣泛的應(yīng)用,尤其是在光通訊、光學(xué)測量,傳感,微電子器件,生物與醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域的應(yīng)用空間更為廣闊。
白光干涉時(shí)域解調(diào)方案通過機(jī)械掃描部件驅(qū)動(dòng)干涉儀的反射鏡移動(dòng),補(bǔ)償光程差,實(shí)現(xiàn)對信號(hào)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(gè)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(dòng)反射鏡來補(bǔ)償測量臂所引入的光程差。當(dāng)干涉儀兩臂光程差ΔL=0時(shí),即兩個(gè)干涉光束的光程相等時(shí),將出現(xiàn)干涉極大值,觀察到中心零級(jí)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(huì)影響輸出信號(hào)強(qiáng)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(dòng)會(huì)影響輸出信號(hào)的強(qiáng)度,但對于零級(jí)干涉條紋的位置并不會(huì)造成影響。
白光干涉膜厚儀需要校準(zhǔn)。
白光掃描干涉法采用白光為光源 ,壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)參考鏡進(jìn)行掃描 ,干涉條紋掃過被測面,通過感知相干峰位置來獲得表面形貌信息。測量原理圖如圖1-5所示。而對于薄膜的測量,上下表面形貌、粗糙度、厚度等信息能通過一次測量得到,但是由于薄膜上下表面的反射,會(huì)使提取出來的白光干涉信號(hào)出現(xiàn)雙峰形式,變得更復(fù)雜。另外,由于白光掃描法需要掃描過程,因此測量時(shí)間較長而且易受外界干擾?;趫D像分割技術(shù)的薄膜結(jié)構(gòu)測試方法,實(shí)現(xiàn)了對雙峰干涉信號(hào)的自動(dòng)分離,實(shí)現(xiàn)了薄膜厚度的測量。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于電子工業(yè)中的薄膜電阻率測量;高精度膜厚儀制造公司
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、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。光干涉膜厚儀供應(yīng)商
為了分析白光反射光譜的測量范圍 ,開展了不同壁厚的靶丸殼層白光反射光譜測量實(shí)驗(yàn)。圖是不同殼層厚度靶丸的白光反射光譜測量曲線,如圖所示,對于殼層厚度30μm的靶丸,其白光反射光譜各譜峰非常密集、干涉級(jí)次數(shù)值大;此外,由于靶丸殼層的吸收,壁厚較大的靶丸信號(hào)強(qiáng)度相對較弱。隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步增加,其白光反射光譜各譜峰將更加密集,難以實(shí)現(xiàn)對各干涉譜峰波長的測量。為實(shí)現(xiàn)較大厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量,需采用紅外的寬譜光源和光譜探測器。對于殼層厚度為μm的靶丸,測量的波峰相對較少,容易實(shí)現(xiàn)靶丸殼層白光反射光譜譜峰波長的準(zhǔn)確測量;隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步減小,兩干涉信號(hào)之間的光程差差異非常小,以至于他們的光譜信號(hào)中只有一個(gè)干涉波峰,基于峰值探測的白光反射光譜方法難以實(shí)現(xiàn)其厚度的測量;為實(shí)現(xiàn)較小厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量,可采用紫外的寬譜光源和光譜探測器提升其探測厚度下限。光干涉膜厚儀供應(yīng)商