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)
當(dāng)膜的厚度e與波長(zhǎng)A不可比擬時(shí),有下列情況出現(xiàn):(1)膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)^時(shí),由于由同一波列分解出來的2列波的光程差已超過相干民度.因而不能相遇,故不能發(fā)生干涉…,沒有明紋或暗紋出現(xiàn).(2)膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)^時(shí),相干條件(1),(2)式中e一0,2相干光束之間的光程差已主要受半波損失d7的影響,而膜厚e和入射角i實(shí)際上對(duì)光程差已沒有貢獻(xiàn).若半波損失∥存在,就發(fā)生相消干涉,反之,就發(fā)生相長(zhǎng)干涉…,故觀察到的要么全是明紋,要么全是暗紋. 工作原理是基于膜層與底材反射率及相位差,通過測(cè)量反射光的干涉來計(jì)算膜層厚度。納米級(jí)膜厚儀排名
由于靶丸自身特殊的特點(diǎn)和極端的實(shí)驗(yàn)條件,使得靶丸參數(shù)的測(cè)試工作變得異常復(fù)雜。光學(xué)測(cè)量方法具有無損、非接觸、測(cè)量效率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì),因此成為了測(cè)量靶丸參數(shù)的常用方式。目前常用于靶丸幾何參數(shù)或光學(xué)參數(shù)測(cè)量的方法有白光干涉法、光學(xué)顯微干涉法、激光差動(dòng)共焦法等。然而,靶丸殼層折射率是沖擊波分時(shí)調(diào)控實(shí)驗(yàn)研究中的重要參數(shù),因此對(duì)其進(jìn)行精密測(cè)量具有重要意義。 常用的折射率測(cè)量方法有橢圓偏振法、折射率匹配法、白光光譜法、布儒斯特角法等。國(guó)產(chǎn)膜厚儀產(chǎn)品基本性能要求白光干涉膜厚儀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(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。
為限度提高靶丸內(nèi)爆壓縮效率,期望靶丸所有幾何參數(shù)、物性參數(shù)均為理想球?qū)ΨQ狀態(tài)。因此,需要對(duì)靶丸殼層厚度分布進(jìn)行精密的檢測(cè)。靶丸殼層厚度常用的測(cè)量手法有X射線顯微輻照法、激光差動(dòng)共焦法、白光干涉法等。下面分別介紹了各個(gè)方法的特點(diǎn)與不足,以及各種測(cè)量方法的應(yīng)用領(lǐng)域。白光干涉法以白光作為光源,寬光譜的白光準(zhǔn)直后經(jīng)分光棱鏡分成兩束光,一束光入射到固定參考鏡。一束光入射到待測(cè)樣品。由計(jì)算機(jī)控制壓電陶瓷(PZT)沿Z軸方向進(jìn)行掃描,當(dāng)兩路之間的光程差為零時(shí),在分光棱鏡匯聚后再次被分成兩束,一束光通過光纖傳輸,并由光譜儀收集,另一束則被傳遞到CCD相機(jī),用于樣品觀測(cè)。利用光譜分析算法對(duì)干涉信號(hào)圖進(jìn)行分析得到薄膜的厚度。該方法能應(yīng)用靶丸殼層壁厚的測(cè)量,但是該測(cè)量方法需要已知靶丸殼層材料的折射率,同時(shí),該方法也難以實(shí)現(xiàn)靶丸殼層厚度分布的測(cè)量。
白光干涉的相干原理早在1975年就已經(jīng)被提出,隨后于1976年在光纖通信領(lǐng)域中獲得了實(shí)現(xiàn)。1983年,BrianCulshaw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)。該研究成果證明了白光干涉技術(shù)可以被用于測(cè)量能夠轉(zhuǎn)換成位移的物理參量。此后的幾年間,白光干涉應(yīng)用于溫度、壓力等的研究相繼被報(bào)道。自上世紀(jì)九十年代以來,白光干涉技術(shù)快速發(fā)展,提供了實(shí)現(xiàn)測(cè)量的更多的解決方案。近幾年以來,由于傳感器設(shè)計(jì)與研制的進(jìn)步,信號(hào)處理新方案的提出,以及傳感器的多路復(fù)用等技術(shù)的發(fā)展,使得白光干涉測(cè)量技術(shù)的發(fā)展更加迅速。Michelson干涉儀的光路長(zhǎng)度是影響儀器精度的重要因素。
極值法求解過程計(jì)算簡(jiǎn)單,快速,同時(shí)確定薄膜的多個(gè)光學(xué)常數(shù)及解決多值性問題,測(cè)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(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)際的透過率和反射率(通過光學(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)??蓽y(cè)量大氣壓下薄膜厚度在1納米到1毫米之間。本地膜厚儀調(diào)試
白光干涉膜厚儀需要進(jìn)行校準(zhǔn),并選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)樣品。納米級(jí)膜厚儀排名
該文主要研究了以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對(duì)象,實(shí)現(xiàn)納米級(jí)薄膜厚度準(zhǔn)確測(cè)量的可行性,主要涉及三種方法,分別是白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法。由于不同材料薄膜的特性不同,所適用的測(cè)量方法也不同。對(duì)于折射率高,在通信波段(1550nm附近)不透明的半導(dǎo)體鍺膜,選擇采用白光干涉的測(cè)量方法;而對(duì)于厚度更薄的金膜,其折射率為復(fù)數(shù),且能夠激發(fā)表面等離子體效應(yīng),因此采用基于表面等離子體共振的測(cè)量方法。為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度,論文還研究了外差干涉測(cè)量法,通過引入高精度的相位解調(diào)手段并檢測(cè)P光和S光之間的相位差來提高厚度測(cè)量的精度。納米級(jí)膜厚儀排名