薄膜是指分子 、原子或者是離子在基底表面沉積形成的一種特殊的二維材料。近幾十年來,隨著材料科學和鍍膜工藝的不斷發(fā)展,厚度在納米量級(幾納米到幾百納米范圍內(nèi))薄膜的研究和應用迅速增加。與體材料相比,因為納米薄膜的尺寸很小,使得表面積與體積的比值增加,表面效應所表現(xiàn)出的性質(zhì)非常突出,因而在光學性質(zhì)和電學性質(zhì)上有許多獨特的表現(xiàn)。納米薄膜應用于傳統(tǒng)光學領(lǐng)域,在生產(chǎn)實踐中也得到了越來越廣泛的應用,尤其是在光通訊、光學測量,傳感,微電子器件,生物與醫(yī)學工程等領(lǐng)域的應用空間更為廣闊。光路長度越長,儀器分辨率越高,但也越容易受到干擾因素的影響,需要采取降噪措施。薄膜干涉膜厚儀推薦
白光干涉光譜分析是目前白光干涉測量的一個重要方向 ,此項技術(shù)主要是利用光譜儀將對條紋的測量轉(zhuǎn)變成為對不同波長光譜的測量 。通過分析被測物體的光譜特性,就能夠得到相應的長度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術(shù),它不需要大量的掃描過程,因此提高了測量效率,而且也減小了環(huán)境對它的影響。此項技術(shù)能夠測量距離、位移、塊狀材料的群折射率以及多層薄膜厚度。白干干涉光譜法是基于頻域干涉的理論,采用白光作為寬波段光源,經(jīng)過分光棱鏡,被分成兩束光,這兩束光分別入射到參考面和被測物體,反射回來后經(jīng)過分光棱鏡合成后,由色散元件分光至探測器,記錄頻域上的干涉信號。此光譜信號包含了被測表面的信息,如果此時被測物體是薄膜,則薄膜的厚度也包含在這光譜信號當中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測量的速度結(jié)合起來,形成了一種精度高而且速度快的測量方法。測量金屬薄膜的厚度 膜厚儀白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實現(xiàn)對薄膜的快速測量和分析;
目前 ,應用的顯微干涉方式主要有Mirau顯微干涉和Michelson顯微干涉兩張方式。在Mirau型顯微干涉結(jié)構(gòu),在該結(jié)構(gòu)中物鏡和被測樣品之間有兩塊平板,一個是涂覆有高反射膜的平板作為參考鏡,另一塊涂覆半透半反射膜的平板作為分光棱鏡,由于參考鏡位于物鏡和被測樣品之間,從而使物鏡外殼更加緊湊,工作距離相對而言短一些,其倍率一般為10-50倍,Mirau顯微干涉物鏡參考端使用與測量端相同顯微物鏡,因此沒有額外的光程差。是常用的方法之一。
傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中一種低精度的信號解調(diào)方法 。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出,用于低精度光纖法布里-珀羅傳感器的解調(diào)。因此,該解調(diào)方案的原理是通過傅里葉變換得到頻域的峰值頻率從而獲得光程差,進而得到待測物理量的信息。傅里葉變換解調(diào)方案的優(yōu)點是解調(diào)速度較快,受干擾信號的影響較小。但是其測量精度較低。根據(jù)數(shù)字信號處理FFT(快速傅里葉變換)理論,若輸入光源波長范圍為[]λ1,λ2,則所測光程差的理論小分辨率為λ1λ2/(λ2?λ1),所以此方法主要應用于對解調(diào)精度要求不高的場合。傅里葉變換白光干涉法是對傅里葉變換法的改進。該方法總結(jié)起來就是對采集到的光譜信號做傅里葉變換,然后濾波、提取主頻信號后進行逆傅里葉變換,然后做對數(shù)運算,并取其虛部做相位反包裹運算,由獲得的相位得到干涉儀的光程差。該方法經(jīng)過實驗證明其測量精度比傅里葉變換高。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以在不同環(huán)境下進行測量;
極值法求解過程計算簡單 ,速度快,同時確定薄膜的多個光學常數(shù)及解決多值性問題,測試范圍廣,但沒有考慮薄膜均勻性和基底色散的因素,以至于精度不夠高。此外,由于受曲線擬合精度的限制,該方法對膜厚的測量范圍有要求,通常用這種方法測量的薄膜厚度應大于200nm且小于10μm,以確保光譜信號中的干涉波峰數(shù)恰當。全光譜擬合法是基于客觀條件或基本常識來設置每個擬合參數(shù)上限、下限,并為該區(qū)域的薄膜生成一組或多組光學參數(shù)及厚度的初始值,引入適合的色散模型,再根據(jù)麥克斯韋方程組的推導。這樣求得的值自然和實際的透過率和反射率(通過光學系統(tǒng)直接測量的薄膜透射率或反射率)有所不同,建立評價函數(shù),當計算的透過率/反射率與實際值之間的偏差小時,我們就可以認為預設的初始值就是要測量的薄膜參數(shù)。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實現(xiàn)對薄膜的在線檢測和控制。膜厚儀的測量方法
操作需要一定的專業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗,需要進行充分的培訓和實踐。薄膜干涉膜厚儀推薦
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(lǐng)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(shù)在光纖傳感領(lǐng)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(shù)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(shù)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[39]等技術(shù)的發(fā)展,使得白光干涉測量技術(shù)的發(fā)展更加迅速。薄膜干涉膜厚儀推薦