光干涉膜厚儀檢測

白光干涉法和激光光源相比具有短相干長度的特點，使得兩束光只有在光程差非常小的情況下才能發(fā)生干涉，因此不會產(chǎn)生干擾條紋。同時，白光干涉產(chǎn)生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置，避免了干涉級次不確定的問題。本文基于白光干涉原理對單層透明薄膜厚度測量進行了研究，特別是對厚度小于光源相干長度的薄膜進行了探究。文章首先詳細闡述了白光干涉原理和薄膜測厚原理，然后在金相顯微鏡的基礎上構(gòu)建了一種型垂直白光掃描系統(tǒng)，作為實驗中測試薄膜厚度的儀器，并利用白光干涉原理對位移量進行了標定。 膜厚儀的干涉測量能力較高，可以提供精確和可信的膜層厚度測量結(jié)果。光干涉膜厚儀檢測

在初始相位為零的情況下，當被測光與參考光之間的光程差為零時，光強度將達到最大值。為探測兩個光束之間的零光程差位置，需要精密Z軸向運動臺帶動干涉鏡頭作垂直掃描運動或移動載物臺，垂直掃描過程中，用探測器記錄下干涉光強，可得白光干涉信號強度與Z向掃描位置（兩光束光程差）之間的變化曲線。干涉圖像序列中某波長處的白光信號強度隨光程差變化示意圖，曲線中光強極大值位置即為零光程差位置，通過零過程差位置的精密定位，即可實現(xiàn)樣品表面相對位移的精密測量；通過確定最大值對應的Z向位置可獲得被測樣品表面的三維高度。光干涉膜厚儀檢測精度高的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結(jié)構(gòu)。

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為1mm的量級，這個量級相對于光的波長550nm而言，應該算是膜厚e遠遠大于波長^的厚玻璃了，所以光線通過上玻璃板時應該無干涉現(xiàn)象，同理光線通過下玻璃板時也無干涉現(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，故光程差應該為2n₂e+λ/2．

(2)假設玻璃板厚度的量級與可見光波長量級可比擬，當單色光垂直投射在劈尖上時，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，但玻璃板會影響劈尖干涉條紋的亮度對比度．

白光干涉的相干原理早在1975年就已經(jīng)被提出，隨后于1976年在光纖通信領域中獲得了實現(xiàn)。1983年，BrianCulshaw的研究小組報道了白光干涉技術在光纖傳感領域中的應用。隨后在1984年，報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可以被用于測量能夠轉(zhuǎn)換成位移的物理參量。此后的幾年間，白光干涉應用于溫度、壓力等的研究相繼被報道。自上世紀九十年代以來，白光干涉技術快速發(fā)展，提供了實現(xiàn)測量的更多的解決方案。近幾年以來，由于傳感器設計與研制的進步，信號處理新方案的提出，以及傳感器的多路復用等技術的發(fā)展，使得白光干涉測量技術的發(fā)展更加迅速。通過測量反射光的干涉來計算膜層厚度，利用膜層與底材的反射率和相位差來實現(xiàn)測量。

在納米級薄膜的各項相關參數(shù)中，薄膜材料的厚度是薄膜設計和制備過程中重要的參量之一，具有決定薄膜性質(zhì)和性能的基本作用。然而，由于其極小尺寸及突出的表面效應，使得對納米級薄膜的厚度準確測量變得困難。經(jīng)過眾多科研技術人員的探索和研究，新的薄膜厚度測量理論和測量技術不斷涌現(xiàn)，測量方法從手動到自動、有損到無損不斷得到實現(xiàn)。對于不同性質(zhì)薄膜，其適用的厚度測量方案也不相同。針對納米級薄膜，應用光學原理的測量技術。相比其他方法，光學測量方法具有精度高、速度快、無損測量等優(yōu)勢，成為主要檢測手段。其中代表性的測量方法有橢圓偏振法、干涉法、光譜法、棱鏡耦合法等。白光干涉膜厚儀廣泛應用于半導體、光學、電子、化學等領域，為研究和開發(fā)提供了有力的手段。國產(chǎn)膜厚儀安裝操作注意事項

總的來說，白光干涉膜厚儀是一種應用廣、具有高精度和可靠性的薄膜厚度測量儀器。光干涉膜厚儀檢測

通過白光干涉理論分析，詳細介紹了白光垂直掃描干涉技術和白光反射光譜技術的基本原理，并完成了應用于測量靶丸殼層折射率和厚度分布實驗裝置的設計和搭建。該實驗裝置由白光反射光譜探測模塊、靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊、三維運動模塊和氣浮隔震平臺等組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對靶丸的負壓吸附、靶丸位置的精密調(diào)整以及360°范圍的旋轉(zhuǎn)和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，提出了一種聯(lián)合使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厚度，利用白光垂直掃描干涉技術測量光線通過靶丸殼層后的光程增量，從而可以計算得到靶丸的折射率和厚度數(shù)據(jù)。光干涉膜厚儀檢測