為了分析白光反射光譜的測量范圍，開展了不同壁厚的靶丸殼層白光反射光譜測量實驗。圖是不同殼層厚度靶丸的白光反射光譜測量曲線，如圖所示，對于殼層厚度30μm的靶丸，其白光反射光譜各譜峰非常密集、干涉級次數(shù)值大；此外，由于靶丸殼層的吸收，壁厚較大的靶丸信號強度相對較弱。隨著靶丸殼層厚度的進一步增加，其白光反射光譜各譜峰將更加密集，難以實現(xiàn)對各干涉譜峰波長的測量。為實現(xiàn)較大厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量，需采用紅外的寬譜光源和光譜探測器。對于殼層厚度為μm的靶丸，測量的波峰相對較少，容易實現(xiàn)靶丸殼層白光反射光譜譜峰波長的準確測量；隨著靶丸殼層厚度的進一步減小，兩干涉信號之間的光程差差異非常小，以至于他們的光譜信號中只有一個干涉波峰，基于峰值探測的白光反射光譜方法難以實現(xiàn)其厚度的測量；為實現(xiàn)較小厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量，可采用紫外的寬譜光源和光譜探測器提升其探測厚度下限。 白光干涉膜厚測量技術(shù)的應(yīng)用涵蓋了材料科學(xué)、光學(xué)制造、電子工業(yè)等多個領(lǐng)域。株洲膜厚儀產(chǎn)品原理
白光干涉測量技術(shù)，也被稱為光學(xué)低相干干涉測量技術(shù)，使用的是低相干的寬譜光源，例如超輻射發(fā)光二極管、發(fā)光二極管等。同所有的光學(xué)干涉原理一樣，白光干涉同樣是通過觀察干涉圖樣的變化來分析干涉光程差的變化，進而通過各種解調(diào)方案實現(xiàn)對待測物理量的測量。采用寬譜光源的優(yōu)點是由于白光光源的相干長度很?。ㄒ话銥閹孜⒚椎綆资⒚字g），所有波長的零級干涉條紋重合于主極大值，即中心條紋，與零光程差的位置對應(yīng)。中心零級干涉條紋的存在使測量有了一個可靠的位置的參考值，從而只用一個干涉儀即可實現(xiàn)對被測物理量的測量，克服了傳統(tǒng)干涉儀無法實現(xiàn)測量的缺點。同時，相比于其他測量技術(shù),白光干涉測量方法還具有對環(huán)境不敏感、抗干擾能力強、測量的動態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單和成本低廉等優(yōu)點。目前，經(jīng)過幾十年的研究與發(fā)展，白光干涉技術(shù)在膜厚、壓力、溫度、應(yīng)變、位移等等測量領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。河北高采樣速率膜厚儀白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)傳感器中的薄膜厚度測量。
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，從而達到測量目的。光學(xué)干涉測量方法的測量精度可達到甚至優(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。
確定靶丸折射率及厚度的算法，由于干涉光譜信號與膜的光參量直接相關(guān)，這里主要考慮光譜分析的方法根據(jù)測量膜的反射或透射光譜進行分析計算，可獲得膜的厚度、折射率等參數(shù)。根據(jù)光譜信號分析計算膜折射率及厚度的方法主要有極值法和包絡(luò)法、全光譜擬合法。極值法測量膜厚度主要是根據(jù)薄膜反射或透射光譜曲線上的波峰的位置來計算，對于弱色散介質(zhì)，折射率為恒定值，根據(jù)兩個或兩個以上的極大值點的位置，求得膜的光學(xué)厚度，若已知膜折射率即可求解膜的厚度；對于強色散介質(zhì)，首先利用極值點求出膜厚度的初始值。薄膜厚度是一恒定不變值，可根據(jù)極大值點位置的光學(xué)厚度關(guān)系式獲得入射波長和折射率的對應(yīng)關(guān)系，再依據(jù)薄膜材質(zhì)的色散特性，引入合適的色散模型，常用的色散模型有cauchy模型、Selimeier模型、Lorenz模型等，利用折射率與入射波長的關(guān)系式，通過二乘法擬合得到色散模型的系數(shù)，即可解得任意入射波長下的折射率。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。
采用峰峰值法處理光譜數(shù)據(jù)時，被測光程差的分辨率取決于光譜儀或CCD的分辨率。我們只需獲得相鄰的兩干涉峰值處的波長信息即可得出光程差，不必關(guān)心此波長處的光強大小，從而降低數(shù)據(jù)處理的難度。也可以利用多組相鄰的干涉光譜極值對應(yīng)的波長來分別求出光程差，然后再求平均值作為測量光程差，這樣可以提高該方法的測量精度。但是，峰峰值法存在著一些缺點：當使用寬帶光源作為輸入光源時，接收光譜中不可避免地疊加有與光源同分布的背景光，從而引起峰值處波長的改變，引入測量誤差。同時，當兩干涉信號之間的光程差很小，導(dǎo)致其干涉光譜只有一個干涉峰的時候，此法便不再適用。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于電子工業(yè)中的薄膜電阻率測量。徐州怎樣選擇膜厚儀
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實現(xiàn)對復(fù)雜薄膜結(jié)構(gòu)的測量。株洲膜厚儀產(chǎn)品原理
與激光光源相比以白光的寬光譜光源由于具有短相干長度的特點使得兩光束只有在光程差極小的情況下才能發(fā)生干涉因此不會產(chǎn)生干擾條紋。同時由于白光干涉產(chǎn)生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置避免了干涉級次不確定的問題。本文以白光干涉原理為理論基礎(chǔ)對單層透明薄膜厚度測量尤其對厚度小于光源相干長度的薄膜厚度測量進行了研究。首先從白光干涉測量薄膜厚度的原理出發(fā)、分別詳細闡述了白光干涉原理和薄膜測厚原理。接著在金相顯微鏡的基礎(chǔ)上構(gòu)建了型垂直白光掃描系統(tǒng)作為實驗中測試薄膜厚度的儀器并利用白光干涉原理對的位移量進行了標定。株洲膜厚儀產(chǎn)品原理