薄膜在現(xiàn)代光學、電子、醫(yī)療、能源和建材等技術(shù)領域得到廣泛應用，可以提高器件性能。但是由于薄膜制備工藝和生產(chǎn)環(huán)境等因素的影響，成品薄膜存在厚度分布不均和表面粗糙度大等問題，導致其光學和物理性能無法達到設計要求，嚴重影響其性能和應用。因此，需要開發(fā)出精度高、體積小、穩(wěn)定性好的測量系統(tǒng)以滿足微米級工業(yè)薄膜的在線檢測需求。當前的光學薄膜測厚方法無法同時兼顧高精度、輕小體積和合理的成本，而具有納米級測量分辨率的商用薄膜測厚儀器價格昂貴、體積大，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的在線測量需求。因此，提出了一種基于反射光譜原理的高精度工業(yè)薄膜厚度測量解決方案，研發(fā)了小型化、低成本的薄膜厚度測量系統(tǒng)，并提出了一種無需標定樣品的高效穩(wěn)定的膜厚計算算法。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)微米級工業(yè)薄膜的厚度測量。光路長度越長，分辨率越高，但同時也更容易受到靜態(tài)振動等干擾因素的影響。國產(chǎn)膜厚儀應用案例
薄膜作為一種特殊的微結(jié)構(gòu)，近年來在電子學、力學、現(xiàn)代光學得到了廣泛的應用，薄膜的測試技術(shù)變得越來越重要。尤其是在厚度這一特定方向上，尺寸很小，基本上都是微觀可測量。因此，在微納測量領域中，薄膜厚度的測試是一個非常重要而且很實用的研究方向。在工業(yè)生產(chǎn)中，薄膜的厚度直接關系到薄膜能否正常工作。在半導體工業(yè)中，膜厚的測量是硅單晶體表面熱氧化厚度以及平整度質(zhì)量控制的重要手段。薄膜的厚度影響薄膜的電磁性能、力學性能和光學性能等，所以準確地測量薄膜的厚度成為一種關鍵技術(shù)。光干涉膜厚儀工廠增加光路長度可以提高儀器分辨率，但同時也會更容易受到振動等干擾，需要采取降噪措施。
本章介紹了基于白光反射光譜和白光垂直掃描干涉聯(lián)用的靶丸殼層折射率測量方法。該方法利用白光反射光譜測量靶丸殼層光學厚度，利用白光垂直掃描干涉技術(shù)測量光線通過靶丸殼層后的光程增量，結(jié)合起來即可得到靶丸的折射率和厚度數(shù)據(jù)。在實驗數(shù)據(jù)處理方面，為解決白光干涉光譜中波峰位置難以精確確定和單極值點判讀可能存在干涉級次誤差的問題，提出了利用MATLAB曲線擬合確定極值點波長以及根據(jù)干涉級次連續(xù)性進行干涉級次判斷的數(shù)據(jù)處理方法。通過應用碳氫(CH)薄膜進行實驗驗證，證明該方法具有較高的測量精度和可靠性。
在激光慣性約束核聚變實驗中，靶丸的物性參數(shù)和幾何參數(shù)是靶丸制備工藝改進和仿真模擬核聚變實驗過程的基礎，因此如何對靶丸多個參數(shù)進行高精度、同步、無損的綜合檢測是激光慣性約束核聚變實驗中的關鍵問題。以上各種薄膜厚度及折射率的測量方法各有利弊，但針對本文實驗，仍然無法滿足激光核聚變技術(shù)對靶丸參數(shù)測量的高要求，靶丸參數(shù)測量存在以下問題：不能對靶丸進行破壞性切割測量，否則，被破壞后的靶丸無法用于于下一步工藝處理或者打靶實驗；需要同時測得靶丸的多個參數(shù)，不同參數(shù)的單獨測量，無法提供靶丸制備和核聚變反應過程中發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化現(xiàn)象和規(guī)律，并且效率低下、沒有統(tǒng)一的測量標準。靶丸屬于自支撐球形薄膜結(jié)構(gòu)，曲面應力大、難展平的特點導致靶丸與基底不能完全貼合，在微區(qū)內(nèi)可看作類薄膜結(jié)構(gòu)。膜厚儀依賴于膜層和底部材料的反射率和相位差來實現(xiàn)這一目的。
白光干涉測量技術(shù)，也被稱為光學低相干干涉測量技術(shù)，使用的是低相干的寬譜光源，例如發(fā)光二極管、超輻射發(fā)光二極管等。同所有的光學干涉原理一樣，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。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、應變、溫度、位移等等測量領域已經(jīng)得到廣泛的應用。白光干涉膜厚儀需要校準，標準樣品的選擇和使用至關重要。膜厚儀零售價格
操作需要一定的專業(yè)基礎和經(jīng)驗，需要進行充分的培訓和實踐。國產(chǎn)膜厚儀應用案例
自上世紀60年代開始，西方的工業(yè)生產(chǎn)線廣泛應用基于X及β射線、近紅外光源開發(fā)的在線薄膜測厚系統(tǒng)。隨著質(zhì)檢需求的不斷增長，20世紀70年代后，電渦流、超聲波、電磁電容、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)的出現(xiàn)，光學檢測技術(shù)也不斷更新迭代，以橢圓偏振法和光度法為主導的高精度、低成本、輕便、高速穩(wěn)固的光學檢測技術(shù)迅速占領日用電器和工業(yè)生產(chǎn)市場，并發(fā)展出了個性化定制產(chǎn)品的能力。對于市場占比較大的微米級薄膜，除了要求測量系統(tǒng)具有百納米級的測量準確度和分辨率之外，還需要在存在不規(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。國產(chǎn)膜厚儀應用案例