薄膜在现代光学、电子、医疗、能源和建材等技术领域得到广泛应用，可以提高器件性能。但是由于薄膜制备工艺和生产环境等因素的影响，成品薄膜存在厚度分布不均和表面粗糙度大等问题，导致其光学和物理性能无法达到设计要求，严重影响其性能和应用。因此，需要开发出精度高、体积小、稳定性好的测量系统以满足微米级工业薄膜的在线检测需求。当前的光学薄膜测厚方法无法同时兼顾高精度、轻小体积和合理的成本，而具有纳米级测量分辨率的商用薄膜测厚仪器价格昂贵、体积大，无法满足工业生产现场的在线测量需求。因此，提出了一种基于反射光谱原理的高精度工业薄膜厚度测量解决方案，研发了小型化、低成本的薄膜厚度测量系统，并提出了一种无需标定样品的高效稳定的膜厚计算算法。该系统可以实现微米级工业薄膜的厚度测量。高精度的白光干涉膜厚仪通常采用Michelson干涉仪的结构。光干涉法测量薄膜厚度 膜厚仪
极值法求解过程计算简单，快速，同时确定薄膜的多个光学常数及解决多值性问题，测试范围广，但没有考虑薄膜均匀性和基底色散的因素，以至于精度不够高。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，通常用这种方法测量的薄膜厚度应大于200nm且小于10μm，以确保光谱信号中的干涉波峰数恰当。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，再根据麦克斯韦方程组的推导。这样求得的值自然和实际的透过率和反射率（通过光学系统直接测量的薄膜透射率或反射率）有所不同，建立评价函数，当计算的透过率/反射率与实际值之间的偏差小时，我们就可以认为预设的初始值就是要测量的薄膜参数。膜厚仪精度白光干涉膜厚仪是一种可用于测量薄膜厚度的仪器，适用于透明薄膜和平行表面薄膜的测量。
在白光干涉中，当光程差为零时，会出现零级干涉条纹。随着光程差的增加，光源谱宽范围内的每条谱线形成的干涉条纹之间会发生偏移，叠加后整体效果导致条纹对比度降低。白光干涉原理的测量系统精度高，可以进行测量。采用白光干涉原理的测量系统具有抗干扰能力强、动态范围大、快速检测和结构简单紧凑等优点。虽然普通的激光干涉与白光干涉有所区别，但它们也具有许多共同之处。我们可以将白光看作一系列理想的单色光在时域上的相干叠加，而在频域上观察到的就是不同波长对应的干涉光强变化曲线。
白光干涉光谱分析是目前白光干涉测量的一个重要方向，此项技术主要是利用光谱仪将对条纹的测量转变成为对不同波长光谱的测量。通过分析被测物体的光谱特性，就能够得到相应的长度信息和形貌信息。相比于白光扫描干涉术，它不需要大量的扫描过程，因此提高了测量效率，而且也减小了环境对它的影响。此项技术能够测量距离、位移、块状材料的群折射率以及多层薄膜厚度。白干干涉光谱法是基于频域干涉的理论，采用白光作为宽波段光源，经过分光棱镜，被分成两束光，这两束光分别入射到参考面和被测物体，反射回来后经过分光棱镜合成后，由色散元件分光至探测器，记录频域上的干涉信号。此光谱信号包含了被测表面的信息，如果此时被测物体是薄膜，则薄膜的厚度也包含在这光谱信号当中。这样就把白光干涉的精度和光谱测量的速度结合起来，形成了一种精度高、速度快的测量方法。它可测量大气压下1纳米到1毫米范围内的薄膜厚度。
由于不同性质和形态的薄膜对系统的测量量程和精度的需求不尽相同，因而多种测量方法各有优缺，难以一概而论。按照薄膜厚度的增加，适用的测量方式分别为椭圆偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。对于小于1μm的较薄薄膜，白光干涉轮廓仪的测量精度较低，分光光度法和椭圆偏振法较适合。而对于小于200nm的薄膜，由于透过率曲线缺少峰谷值，椭圆偏振法结果更加可靠。基于白光干涉原理的光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或者半透明薄膜，通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样，得到待测薄膜厚度。本章在详细研究白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性的基础上，分析得到了常用的基于两个相邻干涉峰的白光干涉解调方案不适用于极短光程差测量的结论。在此基础上，我们提出了基于干涉光谱单峰值波长移动的白光干涉测量解调技术。这种膜厚仪可以测量大气压下，1 nm到1mm范围内的薄膜厚度。白光干涉膜厚仪的用途和特点
Michelson干涉仪的光路长度是影响仪器精度的重要因素。光干涉法测量薄膜厚度 膜厚仪
在初始相位为零的情况下，当被测光与参考光之间的光程差为零时，光强度将达到最大值。为了探测两个光束之间的零光程差位置，需要使用精密Z向运动台带动干涉镜头作垂直扫描运动，或移动载物台。在垂直扫描过程中，可以用探测器记录下干涉光强，得到白光干涉信号强度与Z向扫描位置（两光束光程差）之间的变化曲线。通过干涉图像序列中某波长处的白光信号强度随光程差变化的示意图，可以找到光强极大值位置，即为零光程差位置。通过精确确定零光程差位置，可以实现样品表面相对位移的精密测量。同时，通过确定最大值对应的Z向位置，也可以获得被测样品表面的三维高度。光干涉法测量薄膜厚度 膜厚仪
