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(wú)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。隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提升和擴(kuò)展。光干涉膜厚儀工廠(chǎng)
自上世紀(jì)60年代起 ，利用X及β射線(xiàn)、近紅外光源開(kāi)發(fā)的在線(xiàn)薄膜測(cè)厚系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于西方先進(jìn)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)中。20世紀(jì)70年代后，為滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的質(zhì)檢需求，電渦流、電磁電容、超聲波、晶體振蕩等多種膜厚測(cè)量技術(shù)相繼問(wèn)世。90年代中期，隨著離子輔助、離子束濺射、磁控濺射、凝膠溶膠等新型薄膜制備技術(shù)取得巨大突破，以橢圓偏振法和光度法為展示的光學(xué)檢測(cè)技術(shù)以高精度、低成本、輕便環(huán)保、高速穩(wěn)固為研發(fā)方向不斷迭代更新，迅速占領(lǐng)日用電器及工業(yè)生產(chǎn)市場(chǎng)，并發(fā)展出依據(jù)用戶(hù)需求個(gè)性化定制產(chǎn)品的能力。其中，對(duì)于市場(chǎng)份額占比較大的微米級(jí)薄膜，除要求測(cè)量系統(tǒng)不僅具有百納米級(jí)的測(cè)量準(zhǔn)確度及分辨力以外，還要求測(cè)量系統(tǒng)在存在不規(guī)則環(huán)境干擾的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)下，具備較高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。測(cè)量膜厚儀產(chǎn)品使用誤區(qū)操作需要一定的專(zhuān)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。
薄膜是一種特殊的微結(jié)構(gòu)，在電子學(xué)、摩擦學(xué)、現(xiàn)代光學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，因此薄膜的測(cè)試技術(shù)變得越來(lái)越重要。尤其是在厚度這一特定方向上，尺寸很小，基本上都是微觀(guān)可測(cè)量的。因此，在微納測(cè)量領(lǐng)域中，薄膜厚度的測(cè)試是一個(gè)非常重要且實(shí)用的研究方向。在工業(yè)生產(chǎn)中，薄膜的厚度直接影響薄膜是否能正常工作。在半導(dǎo)體工業(yè)中，膜厚的測(cè)量是硅單晶體表面熱氧化厚度以及平整度質(zhì)量控制的重要手段。薄膜的厚度會(huì)影響其電磁性能、力學(xué)性能和光學(xué)性能等，因此準(zhǔn)確地測(cè)量薄膜的厚度成為一種關(guān)鍵技術(shù)。
為了分析白光反射光譜的測(cè)量范圍，進(jìn)行了不同壁厚的靶丸殼層白光反射光譜測(cè)量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)于殼層厚度為30μm的靶丸，其白光反射光譜各譜峰非常密集，干涉級(jí)次數(shù)值大；此外，由于靶丸殼層的吸收，壁厚較大的靶丸信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)較弱。隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步增加，其白光反射光譜各譜峰將更加密集，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)各干涉譜峰波長(zhǎng)的測(cè)量。為實(shí)現(xiàn)較大厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測(cè)量，需采用紅外寬譜光源和光譜探測(cè)器。對(duì)于殼層厚度為μm的靶丸，測(cè)量的波峰相對(duì)較少，容易實(shí)現(xiàn)殼層白光反射光譜譜峰波長(zhǎng)的準(zhǔn)確測(cè)量；隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步減小，兩干涉信號(hào)之間的光程差差異非常小，以至于光譜信號(hào)中只有一個(gè)干涉波峰，難以使用峰值探測(cè)的白光反射光譜方法測(cè)量其厚度。為了實(shí)現(xiàn)較小厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測(cè)量，可采用紫外寬譜光源和光譜探測(cè)器提升其探測(cè)厚度下限。操作需要一定的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實(shí)踐。
對(duì)同一靶丸相同位置進(jìn)行白光垂直掃描干涉 ，圖4-3是靶丸的垂直掃描干涉示意圖，通過(guò)控制光學(xué)輪廓儀的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)干涉物鏡在垂直方向上的移動(dòng)，從而測(cè)量到光線(xiàn)穿過(guò)靶丸后反射到參考鏡與到達(dá)基底直接反射回參考鏡的光線(xiàn)之間的光程差，顯然，當(dāng)一束平行光穿過(guò)靶丸后，偏離靶丸中心越遠(yuǎn)的光線(xiàn)，測(cè)量到的有效壁厚越大，其光程差也越大，但這并不表示靶丸殼層的厚度，當(dāng)垂直穿過(guò)靶丸中心的光線(xiàn)測(cè)得的光程差才對(duì)應(yīng)靶丸的上、下殼層的厚度。隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和擴(kuò)展 。膜厚儀檢測(cè)
隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和擴(kuò)展；光干涉膜厚儀工廠(chǎng)
在白光反射光譜探測(cè)模塊中，入射光經(jīng)過(guò)分光鏡1分光后 ，一部分光通過(guò)物鏡聚焦到靶丸表面 ，靶丸殼層上、下表面的反射光經(jīng)過(guò)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(cè)器，可實(shí)現(xiàn)靶丸殼層白光干涉光譜的測(cè)量，一部分光到達(dá)CCD探測(cè)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(cè)量過(guò)程中，將靶丸放置于軸系吸嘴前端，通過(guò)微型真空泵負(fù)壓吸附于吸嘴上；然后，移動(dòng)位移平臺(tái)，將靶丸移動(dòng)至CCD視場(chǎng)中心，通過(guò)Z向位移臺(tái)，使靶丸表面成像清晰；利用光譜儀探測(cè)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(chǎng)中心，此時(shí)可通過(guò)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(chǎng)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(cè)量。為減少外界干擾和震動(dòng)而引起的測(cè)量誤差，該裝置放置于氣浮平臺(tái)上，通過(guò)高性能的隔振效果可保證測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性。光干涉膜厚儀工廠(chǎng)