白光干涉的分析方法利用白光干涉感知空間位置的變化,從而得到被測物體的信息。它是在單色光相移干涉術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。單色光相移干涉術(shù)利用光路使參考光和被測表面的反射光發(fā)生干涉,再使用相移的方法調(diào)制相位,利用干涉場中光強的變化計算出其每個數(shù)據(jù)點的初始相位,但是這樣得到的相位是位于(-π,+π]間,所以得到的是不連續(xù)的相位。因此,需要進行相位展開使其變?yōu)檫B續(xù)相位。再利用高度與相位的信息求出被測物體的表面形貌。單色光相移法具有測量速度快、測量分辨力高、對背景光強不敏感等優(yōu)點。但是,由于單色光干涉無法確定干涉條紋的零級位置。因此,在相位解包裹中無法得到相位差的周期數(shù),所以只能假定相位差不超過一個周期,相當于測試表面的相鄰高度不能超過四分之一波長[27]。這就限制了其測量的范圍,使它只能測試連續(xù)結(jié)構(gòu)或者光滑表面結(jié)構(gòu)。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。湖南膜厚儀定做
白光干涉時域解調(diào)方案需要借助機械掃描部件帶動干涉儀的反射鏡移動,補償光程差,實現(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現(xiàn)對測量臂引入的光程差的補償。當干涉儀兩臂光程差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無關(guān),因而可據(jù)此得到待測物理量的值。干擾輸出信號強度的因素包括: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度,但是對零級干涉條紋的位置不會產(chǎn)生影響。鄂州膜厚儀制造公司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。
基于表面等離子體共振傳感的測量方案,利用共振曲線的三個特征參量—共振角、半高寬和反射率小值,通過反演計算得到待測金屬薄膜的厚度。該測量方案可同時得到金屬薄膜的介電常數(shù)和厚度,操作方法簡單。我們利用Kretschmann型結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振實驗系統(tǒng),測得金膜在入射光波長分別為632.8nm和652.1nm時的共振曲線,由此得到金膜的厚度為55.2nm。由于該方案是一種強度測量方案,測量精度受環(huán)境影響較大,且測量結(jié)果存在多值性的問題,所以我們進一步對偏振外差干涉的改進方案進行了理論分析,根據(jù)P光和S光之間相位差的變化實現(xiàn)厚度測量。
目前,應(yīng)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。如圖2-5(a)所示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。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實現(xiàn)對薄膜的非接觸式測量。
自上世紀60年代起,利用X及β射線、近紅外光源開發(fā)的在線薄膜測厚系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于西方先進國家的工業(yè)生產(chǎn)線中。20世紀70年代后,為滿足日益增長的質(zhì)檢需求,電渦流、電磁電容、超聲波、晶體振蕩等多種膜厚測量技術(shù)相繼問世。90年代中期,隨著離子輔助、離子束濺射、磁控濺射、凝膠溶膠等新型薄膜制備技術(shù)取得巨大突破,以橢圓偏振法和光度法為展示的光學(xué)檢測技術(shù)以高精度、低成本、輕便環(huán)保、高速穩(wěn)固為研發(fā)方向不斷迭代更新,迅速占領(lǐng)日用電器及工業(yè)生產(chǎn)市場,并發(fā)展出依據(jù)用戶需求個性化定制產(chǎn)品的能力。其中,對于市場份額占比較大的微米級薄膜,除要求測量系統(tǒng)不僅具有百納米級的測量準確度及分辨力以外,還要求測量系統(tǒng)在存在不規(guī)則環(huán)境干擾的工業(yè)現(xiàn)場下,具備較高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。 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)對薄膜的形貌變化的測量和分析。仙桃膜厚儀安裝操作注意事項
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于納米制造中的薄膜厚度測量。湖南膜厚儀定做
自1986年E.Wolf證明了相關(guān)誘導(dǎo)光譜的變化以來,人們在理論和實驗上展開了討論和研究。結(jié)果表明,動態(tài)的光譜位移可以產(chǎn)生新的濾波器,應(yīng)用于光學(xué)信號處理和加密領(lǐng)域。在論文中,我們提出的基于白光干涉光譜單峰值波長移動的解調(diào)方案,可以用于當光程差非常小導(dǎo)致其干涉光譜只有一個干涉峰時的信號解調(diào),實現(xiàn)納米薄膜厚度測量。在頻域干涉中,當干涉光程差超過光源相干長度的時候,仍然可以觀察到干涉條紋。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是白光光源的光譜可以看成是許多單色光的疊加,每一列單色光的相干長度都是無限的。當我們使用光譜儀來接收干涉光譜時,由于光譜儀光柵的分光作用,將寬光譜的白光變成了窄帶光譜,從而使相干長度發(fā)生變化。湖南膜厚儀定做