白光干涉测量技术,也被称为光学低相干干涉测量技术,使用的是低相干的宽谱光源,例如发光二极管、超辐射发光二极管等。同所有的光学干涉原理一样,白光干涉同样是通过观察干涉图样的变化来分析干涉光程差的变化,进而通过各种解调方案实现对待测物理量的测量。采用宽谱光源的优点是由于白光光源的相干长度很小(一般为几微米到几十微米之间),所有波长的零级干涉条纹重合于主极大值,即中心条纹,与零光程差的位置对应。中心零级干涉条纹的存在使测量有了一个可靠的位置的参考值,从而只用一个干涉仪即可实现对被测物理量的测量,克服了传统干涉仪无法实现测量的缺点。同时,相比于其他测量技术,白光干涉测量方法还具有对环境不敏感、抗干扰能力强、测量的动态范围大、结构简单和成本低廉等优点。目前,经过几十年的研究与发展,白光干涉技术在膜厚、压力、应变、温度、位移等等测量领域已经得到广泛的应用。白光干涉膜厚测量技术的应用涵盖了材料科学、光学制造、电子工业等多个领域。国产膜厚仪制造厂家
对同一靶丸相同位置进行白光垂直扫描干涉,建立靶丸的垂直扫描干涉装置,通过控制光学轮廓仪的运动机构带动干涉物镜在垂直方向上的移动,从而测量到光线穿过靶丸后反射到参考镜与到达基底直接反射回参考镜的光线之间的光程差,显然,当一束平行光穿过靶丸后,偏离靶丸中心越远的光线,测量到的有效壁厚越大,其光程差也越大,但这并不表示靶丸壳层的厚度,存在误差,穿过靶丸中心的光线测得的光程差才对应靶丸的上、下壳层的厚度。国内膜厚仪产品使用误区白光干涉膜厚测量技术可以实现对薄膜的三维成像和分析。
极值法求解过程计算简单,速度快,同时能确定薄膜的多个光学常数并解决多值性问题,测试范围广,但没有考虑薄膜均匀性和基底色散的因素,因此精度不够高。此外,由于受曲线拟合精度的限制,该方法对膜厚的测量范围有要求,通常用于测量薄膜厚度大于200纳米且小于10微米的情况,以确保光谱信号中的干涉波峰数适当。全光谱拟合法是基于客观条件或基本常识来设置每个拟合参数上限、下限,并为该区域的薄膜生成一组或多组光学参数及厚度的初始值,引入适合的色散模型,再通过麦克斯韦方程组的推导得到结果。该方法能判断预设的初始值是否为要测量的薄膜参数,建立评价函数来计算透过率/反射率与实际值之间的偏差。只有当计算出的透过率/反射率与实际值之间的偏差很小时,我们才能认为预设的初始值就是要测量的薄膜参数。
膜厚仪是一种用于测量薄膜厚度的仪器,它的测量原理是通过光学干涉原理来实现的。在测量过程中,薄膜表面发生的光学干涉现象被用来计算出薄膜的厚度。具体来说,膜厚仪通过发射一束光线照射到薄膜表面,并测量反射光的干涉现象来确定薄膜的厚度。膜厚仪的测量原理非常精确和可靠,因此在许多领域都可以得到广泛的应用。首先,薄膜工业是膜厚仪的主要应用领域之一。在薄膜工业中,膜厚仪可以用来测量各种类型的薄膜,例如光学薄膜、涂层薄膜、导电薄膜等。通过膜厚仪的测量,可以确保生产出的薄膜具有精确的厚度和质量,从而满足不同行业的需求。其次,在电子行业中,膜厚仪也扮演着重要的角色。例如,在半导体制造过程中,膜厚仪可以用来测量各种薄膜层的厚度,以确保芯片的制造质量和性能。此外,膜厚仪还可以应用于显示器件、光伏电池、电子元件等领域,为电子产品的研发和生产提供关键的技术支持。除此之外,膜厚仪还可以在材料科学、化工、生物医药等领域中发挥作用。例如,在材料科学研究中,膜厚仪可以用来测量不同材料的薄膜厚度,从而帮助科研人员了解材料的性能和特性。在化工生产中,膜厚仪可以用来监测涂层薄膜的厚度,以确保产品的质量和稳定性。白光干涉膜厚测量技术的优化需要对实验方法和算法进行改进。
傅里叶变换是白光频域解调方法中的一种低精度信号解调方法,起初由G.F.Fernando和T.Liu等人提出,用于低精度光纤法布里-珀罗传感器的解调。该解调方案的原理是通过傅里叶变换得到频域的峰值频率从而获得光程差,并得到待测物理量的信息。傅里叶变换解调方案的优势是解调速度快,受干扰信号影响较小,但精度不高。根据数字信号处理FFT理论,若输入光源波长范围为[λ1,λ2],则所测光程差的理论小分辨率为λ1λ2/(λ2-λ1),因此该方法主要应用于解调精度要求不高的场合。傅里叶变换白光干涉法是对傅里叶变换法的改进。该方法总结起来是对采集到的光谱信号进行傅里叶变换,然后滤波、提取主频信号,接着进行逆傅里叶变换、对数运算,之后取其虚部进行相位反包裹运算,从而通过得到的相位来获得干涉仪的光程差。经实验证明,该方法测量精度比傅里叶变换方法更高。白光干涉膜厚测量技术可以实现对复杂薄膜结构的测量。薄膜干涉膜厚仪常用解决方案
可配合不同的软件进行数据处理和分析,如建立数据库、统计数据等。国产膜厚仪制造厂家
本文研究的锗膜厚度约为300nm,导致白光干涉输出的光谱只有一个干涉峰,无法采用常规的基于相邻干涉峰间距解调的方案,如峰峰值法等。为此,研究人员提出了一种基于单峰值波长移动的白光干涉测量方案,并设计制作了膜厚测量系统。经实验证明,峰值波长和温度变化之间存在很好的线性关系。利用该方案,研究人员成功测量了实验用锗膜的厚度为338.8nm,实验误差主要源于温度控制误差和光源波长漂移。该论文通过对纳米级薄膜厚度测量方案的研究,实现了对锗膜和金膜厚度的测量,并主要创新点在于提出了基于白光干涉单峰值波长移动的解调方案,并将其应用于极短光程差的测量。国产膜厚仪制造厂家