靶丸殼層折射率、厚度及其分布參數(shù)是激光慣性約束聚變（ICF）物理實(shí)驗(yàn)中非常關(guān)鍵的參數(shù)，精密測(cè)量靶丸殼層折射率、厚度及其分布對(duì)ICF精密物理實(shí)驗(yàn)研究具有非常重要的意義。由于靶丸尺寸微?。▉喓撩琢考?jí)）、結(jié)構(gòu)特殊（球形結(jié)構(gòu)）、測(cè)量精度要求高，如何實(shí)現(xiàn)靶丸殼層折射率及其厚度分布的精密測(cè)量是靶參數(shù)測(cè)量技術(shù)研究中重要的研究?jī)?nèi)容。本論文針對(duì)靶丸殼層折射率及厚度分布的精密測(cè)量需求，開展了基于白光干涉技術(shù)的靶丸殼層折射率及厚度分布測(cè)量技術(shù)研究。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以在不同環(huán)境下進(jìn)行測(cè)量。黃浦區(qū)工廠膜厚儀
白光干涉時(shí)域解調(diào)方案需要借助機(jī)械掃描部件帶動(dòng)干涉儀的反射鏡移動(dòng)，補(bǔ)償光程差，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)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(cè)量臂，作用是將待測(cè)的物理量轉(zhuǎn)換為干涉儀兩臂的光程差變化。測(cè)量臂因待測(cè)物理量而增加了一個(gè)未知的光程，參考臂則通過移動(dòng)反射鏡來實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)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(shí)，即兩干涉光束為等光程的時(shí)候，出現(xiàn)干涉極大值，可以觀察到中心零級(jí)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(cè)物理量的值。干擾輸出信號(hào)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(dòng)會(huì)影響輸出信號(hào)的強(qiáng)度，但是對(duì)零級(jí)干涉條紋的位置不會(huì)產(chǎn)生影響。國(guó)內(nèi)膜厚儀設(shè)備生產(chǎn)白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以通過對(duì)干涉曲線的分析實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的光學(xué)參數(shù)和厚度分布的聯(lián)合測(cè)量和分析。
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)量到光線穿過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之間的光程差，顯然，當(dāng)一束平行光穿過靶丸后，偏離靶丸中心越遠(yuǎn)的光線，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)垂直穿過靶丸中心的光線測(cè)得的光程差才對(duì)應(yīng)靶丸的上、下殼層的厚度。
在初始相位為零的情況下，當(dāng)被測(cè)光與參考光之間的光程差為零時(shí)，光強(qiáng)度將達(dá)到最大值。為探測(cè)兩個(gè)光束之間的零光程差位置，需要精密Z向運(yùn)動(dòng)臺(tái)帶動(dòng)干涉鏡頭作垂直掃描運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)載物臺(tái)，垂直掃描過程中，用探測(cè)器記錄下干涉光強(qiáng)，可得白光干涉信號(hào)強(qiáng)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(zhǎng)處的白光信號(hào)強(qiáng)度隨光程差變化示意圖，曲線中光強(qiáng)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(shí)現(xiàn)樣品表面相對(duì)位移的精密測(cè)量；通過確定最大值對(duì)應(yīng)的Z向位置可獲得被測(cè)樣品表面的三維高度。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于電子顯示器中的薄膜厚度測(cè)量。
基于表面等離子體共振傳感的測(cè)量方案，利用共振曲線的三個(gè)特征參量—共振角、半高寬和反射率小值，通過反演計(jì)算得到待測(cè)金屬薄膜的厚度。該測(cè)量方案可同時(shí)得到金屬薄膜的介電常數(shù)和厚度，操作方法簡(jiǎn)單。我們利用Kretschmann型結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，測(cè)得金膜在入射光波長(zhǎng)分別為632.8nm和652.1nm時(shí)的共振曲線，由此得到金膜的厚度為55.2nm。由于該方案是一種強(qiáng)度測(cè)量方案，測(cè)量精度受環(huán)境影響較大，且測(cè)量結(jié)果存在多值性的問題，所以我們進(jìn)一步對(duì)偏振外差干涉的改進(jìn)方案進(jìn)行了理論分析，根據(jù)P光和S光之間相位差的變化實(shí)現(xiàn)厚度測(cè)量。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于材料科學(xué)中的薄膜微結(jié)構(gòu)分析。膜厚儀制作廠家
白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以對(duì)不同材料的薄膜進(jìn)行聯(lián)合測(cè)量和分析。黃浦區(qū)工廠膜厚儀
薄膜作為改善器件性能的重要途徑，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代光學(xué)、電子、醫(yī)療、能源、建材等技術(shù)領(lǐng)域。受薄膜制備工藝及生產(chǎn)環(huán)境影響，成品薄膜存在厚度分布不均、表面粗糙度大等問題，導(dǎo)致其光學(xué)及物理性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)重影響成品的性能及應(yīng)用。隨著薄膜生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展，準(zhǔn)確測(cè)量和科學(xué)評(píng)價(jià)薄膜特性作為研究熱點(diǎn)，也引起產(chǎn)業(yè)界的高度重視。厚度作為關(guān)鍵指標(biāo)直接影響薄膜工作特性，合理監(jiān)控薄膜厚度對(duì)于及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)、降低加工成本、提高生產(chǎn)效率及企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等具有重要作用和深遠(yuǎn)意義。然而，對(duì)于市場(chǎng)份額占比大的微米級(jí)工業(yè)薄膜，除要求測(cè)量系統(tǒng)不僅具有百納米級(jí)的測(cè)量精度之外，還要求具備體積小、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的在線檢測(cè)需求。目前光學(xué)薄膜測(cè)厚方法仍無(wú)法兼顧高精度、輕小體積，以及合理的系統(tǒng)成本，而具備納米級(jí)測(cè)量分辨力的商用薄膜測(cè)厚儀器往往價(jià)格昂貴、體積較大，且無(wú)法響應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的在線測(cè)量需求?；谝陨戏治觯菊n題提出基于反射光譜原理的高精度工業(yè)薄膜厚度測(cè)量解決方案，研制小型化、低成本的薄膜厚度測(cè)量系統(tǒng)，并提出無(wú)需標(biāo)定樣品的高效穩(wěn)定的膜厚計(jì)算算法。研發(fā)的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)微米級(jí)工業(yè)薄膜的厚度測(cè)量。 黃浦區(qū)工廠膜厚儀
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