白光干涉的相干原理早在1975年就被提出,并在1976年實(shí)現(xiàn)了在光纖通信領(lǐng)域中的應(yīng)用。1983年,Brian Culshaw的研究小組報道了白光干涉技術(shù)在光纖傳感領(lǐng)域中的應(yīng)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)。這項研究成果證明了白光干涉技術(shù)可以用于測量能夠轉(zhuǎn)換成位移的物理參量。此后的幾年中,白光干涉技術(shù)應(yīng)用于溫度、壓力等的研究也相繼被報道。自上世紀(jì)90年代以來,白光干涉技術(shù)得到了快速發(fā)展,提供了更多實(shí)現(xiàn)測量的解決方案。近年來,由于傳感器設(shè)計和研制的進(jìn)步,信號處理的新方案提出,以及傳感器的多路復(fù)用等技術(shù)的發(fā)展,使白光干涉測量技術(shù)的發(fā)展更加迅***光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對薄膜的在線檢測和控制;小型膜厚儀價格走勢
在納米量級薄膜的各項相關(guān)參數(shù)中 ,薄膜材料的厚度是薄膜設(shè)計和制備過程中的重要參數(shù),是決定薄膜性質(zhì)和性能的基本參量之一,它對于薄膜的光學(xué)、力學(xué)和電磁性能等都有重要的影響[3]。但是由于納米量級薄膜的極小尺寸及其突出的表面效應(yīng),使得對其厚度的準(zhǔn)確測量變得困難。經(jīng)過眾多科研技術(shù)人員的探索和研究,新的薄膜厚度測量理論和測量技術(shù)不斷涌現(xiàn),測量方法實(shí)現(xiàn)了從手動到自動,有損到無損測量。由于待測薄膜材料的性質(zhì)不同,其適用的厚度測量方案也不盡相同。對于厚度在納米量級的薄膜,利用光學(xué)原理的測量技術(shù)應(yīng)用。相比于其他方法,光學(xué)測量方法因?yàn)榫哂芯雀?,速度快,無損測量等優(yōu)勢而成為主要的檢測手段。其中具有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。高精度膜厚儀誠信合作隨著技術(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 。
白光干涉時域解調(diào)方案需要借助機(jī)械掃描部件帶動干涉儀的反射鏡移動 ,補(bǔ)償光程差,實(shí)現(xiàn)對信號的解調(diào)[44-45]。系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。光纖白光干涉儀的兩輸出臂分別作為參考臂和測量臂,作用是將待測的物理量轉(zhuǎn)換為干涉儀兩臂的光程差變化。測量臂因待測物理量而增加了一個未知的光程,參考臂則通過移動反射鏡來實(shí)現(xiàn)對測量臂引入的光程差的補(bǔ)償。當(dāng)干涉儀兩臂光程差ΔL=0時,即兩干涉光束為等光程的時候,出現(xiàn)干涉極大值,可以觀察到中心零級干涉條紋,而這一現(xiàn)象與外界的干擾因素?zé)o關(guān),因而可據(jù)此得到待測物理量的值。干擾輸出信號強(qiáng)度的因素包括:入射光功率、光纖的傳輸損耗、各端面的反射等。外界環(huán)境的擾動會影響輸出信號的強(qiáng)度,但是對零級干涉條紋的位置不會產(chǎn)生影響。
根據(jù)以上分析可知 ,白光干涉時域解調(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,光源的波長漂移以及外界環(huán)境對光纖的擾動等因素?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,時域解調(diào)方法需要借助掃描部件移動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,F(xiàn)-P腔前后表面干涉峰值相距很近,難以區(qū)分,此時時域解調(diào)方案的應(yīng)用受到限制。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對薄膜的快速測量和分析;
用峰峰值法處理光譜數(shù)據(jù)時,被測光程差的分辨率取決于光譜儀或CCD的分辨率。我們只需要獲取相鄰的兩個干涉峰值處的波長信息,即可確定光程差,不必關(guān)心此波長處的光強(qiáng)大小,從而降低了數(shù)據(jù)處理難度。此外,也可以利用多組相鄰干涉光譜極值對應(yīng)的波長分別求出光程差,然后再求平均值作為測量結(jié)果,以提高該方法的測量精度。但是,峰峰值法存在著一些缺點(diǎn):當(dāng)使用寬帶光源時,不可避免地會有與光源同分布的背景光疊加在接收光譜中,從而引起峰值處波長的改變,從而引入測量誤差。同時,當(dāng)兩干涉信號之間的光程差很小,導(dǎo)致其干涉光譜只有一個干涉峰時,此法便不再適用??蓽y量大氣壓下薄膜厚度在1納米到1毫米之間。原裝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(yīng)用廣、具有高精度和可靠性的薄膜厚度測量儀器。小型膜厚儀價格走勢
光具有相互疊加的特性,發(fā)生干涉的兩束光在一些地方振動加強(qiáng),而在另一些地方振動減弱,并產(chǎn)生規(guī)則的明暗交替變化。干涉測量需要滿足三個相干條件:頻率一致、振動方向一致、相位差穩(wěn)定一致。與激光光源相比,白光光源的相干長度較短,通常在幾微米到幾十微米內(nèi)。白光干涉的條紋有一個固定的位置,對應(yīng)于光程差為零的平衡位置,并在該位置白光輸出光強(qiáng)度具有最大值。通過探測光強(qiáng)最大值,可以實(shí)現(xiàn)樣品表面位移的精密測量。白光垂直掃描干涉、白光反射光譜等技術(shù),具有抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、動態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),并廣泛應(yīng)用于薄膜三維形貌測量和薄膜厚度精密測量等領(lǐng)域。小型膜厚儀價格走勢