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)可以通過對干涉圖像的分析實現(xiàn)對不同材料的薄膜的聯(lián)合測量和分析。特色服務(wù)膜厚儀價格走勢
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(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。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。江蘇高頻膜厚儀白光干涉膜厚測量技術(shù)的優(yōu)化需要對實驗方法和算法進行改進。
光學(xué)測厚方法集光學(xué)、機械、電子、計算機圖像處理技術(shù)為一體,以其光波長為測量基準(zhǔn),從原理上保證了納米級的測量精度。同時,光學(xué)測厚作為非接觸式的測量方法,被廣泛應(yīng)用于精密元件表面形貌及厚度的無損測量。其中,薄膜厚度光學(xué)測量方法按光吸收、透反射、偏振和干涉等光學(xué)原理可分為分光光度法、橢圓偏振法、干涉法等多種測量方法。不同的測量方法,其適用范圍各有側(cè)重,褒貶不一。因此結(jié)合多種測量方法的多通道式復(fù)合測量法也有研究,如橢圓偏振法和光度法結(jié)合的光譜橢偏法,彩色共焦光譜干涉和白光顯微干涉的結(jié)合法等。
干涉測量法[9-10]是基于光的干涉原理實現(xiàn)對薄膜厚度測量的光學(xué)方法,是一種高精度的測量技術(shù)。采用光學(xué)干涉原理的測量系統(tǒng)一般具有結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,穩(wěn)定性好,抗干擾能力強,使用范圍廣等優(yōu)點。對于大多數(shù)的干涉測量任務(wù),都是通過薄膜表面和基底表面之間產(chǎn)生的干涉條紋的形狀和分布規(guī)律,來研究干涉裝置中待測物理量引入的光程差或者是位相差的變化,從而達(dá)到測量目的。光學(xué)干涉測量方法的測量精度可達(dá)到甚至優(yōu)于納米量級,而利用外差干涉進行測量,其精度甚至可以達(dá)到10-3nm量級[11]。根據(jù)所使用光源的不同,干涉測量方法又可以分為激光干涉測量和白光干涉測量兩大類。激光干涉測量的分辨率更高,但是不能實現(xiàn)對靜態(tài)信號的測量,只能測量輸出信號的變化量或者是連續(xù)信號的變化,即只能實現(xiàn)相對測量。而白光干涉是通過對干涉信號中心條紋的有效識別來實現(xiàn)對物理量的測量,是一種測量方式,在薄膜厚度的測量中得到了廣泛的應(yīng)用。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對薄膜的厚度和形貌進行聯(lián)合測量和分析。
干涉法作為面掃描方式可以一次性對薄膜局域內(nèi)的厚度進行解算,適用于對面型整體形貌特征要求較高的測量對象。干涉法算法在于相位信息的提取,借助多種復(fù)合算法通??梢赃_(dá)到納米級的測量準(zhǔn)確度。然而主動干涉法對條紋穩(wěn)定性不佳,光學(xué)元件表面的不清潔、光照度不均勻、光源不穩(wěn)定、外界氣流震動干擾等因素均可能影響干涉圖的完整性[39],使干涉圖樣中包含噪聲和部分區(qū)域的陰影,給后期處理帶來困難。除此之外,干涉法系統(tǒng)精度的來源——精密移動及定位部件也增加了系統(tǒng)的成本,高精度的干涉儀往往較為昂貴。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)對薄膜的厚度測量。膜厚儀產(chǎn)品基本性能要求
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)對薄膜的厚度分布的測量和分析。特色服務(wù)膜厚儀價格走勢
光纖白光干涉測量使用的是寬譜光源。光源的輸出光功率和中心波長的穩(wěn)定性是光源選取時需要重點考慮的參數(shù)。論文所設(shè)計的解調(diào)系統(tǒng)是通過檢測干涉峰值的中心波長的移動實現(xiàn)的,所以光源中心波長的穩(wěn)定性將對實驗結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。實驗中我們所選用的光源是由INPHENIX公司生產(chǎn)的SLED光源,相對于一般的寬帶光源具有輸出功率高、覆蓋光譜范圍寬等特點。該光源采用+5V的直流供電,標(biāo)定中心波長為1550nm,且其輸出功率在一定范圍內(nèi)是可調(diào)的,驅(qū)動電流可以達(dá)到600mA。特色服務(wù)膜厚儀價格走勢
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