針對微米級工業(yè)薄膜厚度測量，研究了基于寬光譜干涉的反射式法測量方法。根據(jù)薄膜干涉及光譜共聚焦原理，綜合考慮成本、穩(wěn)定性、體積等因素要求，研制了滿足工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測量系統(tǒng)。根據(jù)波長分辨下的薄膜反射干涉光譜模型，結(jié)合經(jīng)典模態(tài)分解和非均勻傅里葉變換思想，提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法，能有效利用全光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確提取相位變化，對由環(huán)境噪聲帶來的假頻干擾，具有很好的抗干擾性。通過對PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片，PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測量實驗對系統(tǒng)性能進(jìn)行了驗證，結(jié)果表明測厚系統(tǒng)具有1~75μm厚度的測量量程，μm.的測量不確定度。由于無需對焦，可在10ms內(nèi)完成單次測量，滿足工業(yè)級測量高效便捷的應(yīng)用要求。 白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于太陽能電池中的薄膜光學(xué)參數(shù)測量。膜厚儀產(chǎn)品使用誤區(qū)
在白光反射光譜探測模塊中，入射光經(jīng)過分光鏡1分光后，一部分光通過物鏡聚焦到靶丸表面，靶丸殼層上、下表面的反射光經(jīng)過物鏡、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)光譜儀探測器，可實現(xiàn)靶丸殼層白光干涉光譜的測量，一部分光到達(dá)CCD探測器，可獲得靶丸表面的光學(xué)圖像。靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊和三維運動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，測量過程中，將靶丸放置于軸系吸嘴前端，通過微型真空泵負(fù)壓吸附于吸嘴上；然后，移動位移平臺，將靶丸移動至CCD視場中心，通過Z向位移臺，使靶丸表面成像清晰；利用光譜儀探測靶丸殼層的白光反射光譜；靶丸在軸系的帶動下，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視場中心，此時可通過調(diào)整軸系前端的調(diào)心結(jié)構(gòu)，使靶丸定點位于視場中心并采集其白光反射光譜；重復(fù)以上步驟，可實現(xiàn)靶丸特定位置或圓周輪廓白光反射光譜數(shù)據(jù)的測量。為減少外界干擾和震動而引起的測量誤差，該裝置放置于氣浮平臺上，通過高性能的隔振效果可保證測量結(jié)果的穩(wěn)定性。 朝陽區(qū)高頻膜厚儀白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實現(xiàn)對薄膜的大范圍測量和分析。
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(jìn)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(yīng)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(jìn)。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(jìn)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。
白光掃描干涉法能免除色光相移干涉術(shù)測量的局限性。白光掃描干涉法采用白光作為光源，白光作為一種寬光譜的光源，相干長度較短，因此發(fā)生干涉的位置只能在很小的空間范圍內(nèi)。而且在白光干涉時，有一個確切的零點位置。測量光和參考光的光程相等時，所有波段的光都會發(fā)生相長干涉，這時就能觀測到有一個很明亮的零級條紋，同時干涉信號也出現(xiàn)最大值，通過分析這個干涉信號，就能得到表面上對應(yīng)數(shù)據(jù)點的相對高度，從而得到被測物體的幾何形貌。白光掃描干涉術(shù)是通過測量干涉條紋來完成的，而干涉條紋的清晰度直接影響測試精度。因此，為了提高精度，就需要更為復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，這使得條紋的測量變成一項費力又費時的工作。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以通過對干涉曲線的分析實現(xiàn)對薄膜的光學(xué)參數(shù)和厚度分布的聯(lián)合測量和分析。
利用包絡(luò)線法計算薄膜的光學(xué)常數(shù)和厚度，但目前看來包絡(luò)法還存在很多不足，包絡(luò)線法需要產(chǎn)生干涉波動，要求在測量波段內(nèi)存在多個干涉極值點，且干涉極值點足夠多，精度才高。理想的包絡(luò)線是根據(jù)聯(lián)合透射曲線的切點建立的，在沒有正確方法建立包絡(luò)線時，通常使用拋物線插值法建立，這樣造成的誤差較大。包絡(luò)法對測量對象要求高，如果薄膜較薄或厚度不足情況下，會造成干涉條紋減少，干涉波峰個數(shù)較少，要利用干涉極值點建立包絡(luò)線就越困難，且利用拋物線插值法擬合也很困難，從而降低該方法的準(zhǔn)確度。其次，薄膜吸收的強(qiáng)弱也會影響該方法的準(zhǔn)確度，對于吸收較強(qiáng)的薄膜，隨干涉條紋減少，極大值與極小值包絡(luò)線逐漸匯聚成一條曲線，該方法就不再適用。因此，包絡(luò)法適用于膜層較厚且弱吸收的樣品。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于材料科學(xué)中的薄膜微結(jié)構(gòu)分析。新品膜厚儀推薦廠家
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以通過對干涉曲線的分析實現(xiàn)對薄膜的光學(xué)參數(shù)測量。膜厚儀產(chǎn)品使用誤區(qū)
基于白光干涉光譜單峰值波長移動的鍺膜厚度測量方案研究：在對比研究目前常用的白光干涉測量方案的基礎(chǔ)上，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩干涉光束的光程差非常小導(dǎo)致其干涉光譜只有一個干涉峰時，常用的基于兩相鄰干涉峰間距的解調(diào)方案不再適用。為此，我們提出了適用于極小光程差的基于干涉光譜單峰值波長移動的測量方案。干涉光譜的峰值波長會隨著光程差的增大出現(xiàn)周期性的紅移和藍(lán)移，當(dāng)光程差在較小范圍內(nèi)變化時，峰值波長的移動與光程差成正比。根據(jù)這一原理，搭建了光纖白光干涉溫度傳感系統(tǒng)對這一測量解調(diào)方案進(jìn)行驗證，得到了光纖端面半導(dǎo)體鍺薄膜的厚度。實驗結(jié)果顯示鍺膜的厚度為，與臺階儀測量結(jié)果存在，這是因為薄膜表面本身并不光滑，臺階儀的測量結(jié)果只能作為參考值。鍺膜厚度測量誤差主要來自光源的波長漂移和溫度控制誤差。膜厚儀產(chǎn)品使用誤區(qū)
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