在白光反射光譜探測模塊中，入射光經(jīng)過分光鏡1分光后 ，一部分光通過物鏡聚焦到靶丸表面 ，靶丸殼層上、下表面的反射光經(jīng)過物鏡、分光鏡1、聚焦透鏡、分光鏡2后，一部分光聚焦到光纖端面并到達(dá)光譜儀探測器，可實(shí)現(xiàn)靶丸殼層白光干涉光譜的測量，一部分光到達(dá)CCD探測器，可獲得靶丸表面的光學(xué)圖像。靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊和三維運(yùn)動(dòng)模塊分別用于靶丸的吸附定位以及靶丸特定角度轉(zhuǎn)位以及靶丸位置的輔助調(diào)整，測量過程中，將靶丸放置于軸系吸嘴前端，通過微型真空泵負(fù)壓吸附于吸嘴上；然后，移動(dòng)位移平臺，將靶丸移動(dòng)至CCD視場中心，通過Z向位移臺，使靶丸表面成像清晰；利用光譜儀探測靶丸殼層的白光反射光譜；靶丸在軸系的帶動(dòng)下，平穩(wěn)轉(zhuǎn)位到特定角度，由于軸系的回轉(zhuǎn)誤差，轉(zhuǎn)位后靶丸可能偏移CCD視場中心，此時(shí)可通過調(diào)整軸系前端的調(diào)心結(jié)構(gòu)，使靶丸定點(diǎn)位于視場中心并采集其白光反射光譜；重復(fù)以上步驟，可實(shí)現(xiàn)靶丸特定位置或圓周輪廓白光反射光譜數(shù)據(jù)的測量。為減少外界干擾和震動(dòng)而引起的測量誤差，該裝置放置于氣浮平臺上，通過高性能的隔振效果可保證測量結(jié)果的穩(wěn)定性。白光干涉膜厚儀是一種可用于測量薄膜厚度的儀器，適用于透明薄膜和平行表面薄膜的測量。國產(chǎn)膜厚儀
開展白光干涉理論分析 ，在此基礎(chǔ)詳細(xì)介紹了白光垂直掃描干涉技術(shù)和白光反射光譜技術(shù)的基本原理，完成了應(yīng)用于靶丸殼層折射率和厚度分布測量實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)及搭建。該實(shí)驗(yàn)裝置主要由白光反射光譜探測模塊、靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊、三維運(yùn)動(dòng)模塊、氣浮隔震平臺等幾部分組成，可實(shí)現(xiàn)靶丸的負(fù)壓吸附、靶丸位置的精密調(diào)整以及靶丸360°范圍的旋轉(zhuǎn)及特定角度下靶丸殼層白光反射光譜的測量?；诎坠獯怪睊呙韪缮婧桶坠夥瓷涔庾V的基本原理,建立了二者聯(lián)用的靶丸殼層折射率測量方法，該方法利用白光反射光譜測量靶丸殼層光學(xué)厚度，利用白光垂直掃描干涉技術(shù)測量光線通過靶丸殼層后的光程增量，二者聯(lián)立即可求得靶丸折射率和厚度數(shù)據(jù)。光干涉膜厚儀制作廠家這種膜厚儀可以測量大氣壓下，1nm到1mm范圍內(nèi)的薄膜厚度。
根據(jù)以上分析可知 ，白光干涉時(shí)域解調(diào)方案的優(yōu)點(diǎn)是：①能夠?qū)崿F(xiàn)測量；②抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)的分辨率與光源輸出功率的波動(dòng)，光源的波長漂移以及外界環(huán)境對光纖的擾動(dòng)等因素?zé)o關(guān)；③測量精度與零級干涉條紋的確定精度以及反射鏡的精度有關(guān)；④結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。但是，時(shí)域解調(diào)方法需要借助掃描部件移動(dòng)干涉儀一端的反射鏡來進(jìn)行相位補(bǔ)償，所以掃描裝置的分辨率將影響系統(tǒng)的精度。采用這種解調(diào)方案的測量分辨率一般是幾個(gè)微米，達(dá)到亞微米的分辨率，主要受機(jī)械掃描部件的分辨率和穩(wěn)定性限制。文獻(xiàn)[46]所報(bào)道的位移掃描的分辨率可以達(dá)到0.54μm。當(dāng)所測光程差較小時(shí)，F(xiàn)-P腔前后表面干涉峰值相距很近，難以區(qū)分，此時(shí)時(shí)域解調(diào)方案的應(yīng)用受到限制。
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)了對雙峰干涉信號的自動(dòng)分離，實(shí)現(xiàn)了薄膜厚度的測量。光路長度越長，分辨率越高，但同時(shí)也更容易受到靜態(tài)振動(dòng)等干擾因素的影響。
確定靶丸折射率及厚度的算法 ，由于干涉光譜信號與膜的光參量直接相關(guān)，這里主要考慮光譜分析的方法根據(jù)測量膜的反射或透射光譜進(jìn)行分析計(jì)算，可獲得膜的厚度、折射率等參數(shù)。根據(jù)光譜信號分析計(jì)算膜折射率及厚度的方法主要有極值法和包絡(luò)法、全光譜擬合法。極值法測量膜厚度主要是根據(jù)薄膜反射或透射光譜曲線上的波峰的位置來計(jì)算，對于弱色散介質(zhì)，折射率為恒定值，根據(jù)兩個(gè)或兩個(gè)以上的極大值點(diǎn)的位置，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。薄膜厚度是一恒定不變值，可根據(jù)極大值點(diǎn)位置的光學(xué)厚度關(guān)系式獲得入射波長和折射率的對應(yīng)關(guān)系，再依據(jù)薄膜材質(zhì)的色散特性，引入合適的色散模型，常用的色散模型有cauchy模型、Selimeier模型、Lorenz模型等，利用折射率與入射波長的關(guān)系式，通過二乘法擬合得到色散模型的系數(shù)，即可解得任意入射波長下的折射率。操作需要一定的專業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗(yàn)，需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實(shí)踐。高精度膜厚儀設(shè)備生產(chǎn)
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對薄膜的非接觸式測量。國產(chǎn)膜厚儀
白光干涉在零光程差處 ，出現(xiàn)零級干涉條紋，隨著光程差的增加，光源譜寬范圍內(nèi)的每條譜線各自形成的干涉條紋之間互有偏移，疊加的整體效果使條紋對比度下降。測量精度高，可以實(shí)現(xiàn)測量,采用白光干涉原理的測量系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)范圍大，具有快速檢測和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。普通的激光干涉與白光干涉之間雖然有差別，但也有很多的共同之處?？梢哉f，白光干涉實(shí)際上就是將白光看作一系列理想的單色光在時(shí)域上的相干疊加，在頻域上觀察到的就是不同波長對應(yīng)的干涉光強(qiáng)變化曲線。國產(chǎn)膜厚儀