膜厚儀位移計(jì)

來源: 發(fā)布時(shí)間:2024-02-01

在初始相位為零的情況下,當(dāng)被測光與參考光之間的光程差為零時(shí),光強(qiáng)度將達(dá)到最大值。為了探測兩個(gè)光束之間的零光程差位置,需要使用精密Z向運(yùn)動(dòng)臺(tái)帶動(dòng)干涉鏡頭作垂直掃描運(yùn)動(dòng),或移動(dòng)載物臺(tái)。在垂直掃描過程中,可以用探測器記錄下干涉光強(qiáng),得到白光干涉信號強(qiáng)度與Z向掃描位置(兩光束光程差)之間的變化曲線。通過干涉圖像序列中某波長處的白光信號強(qiáng)度隨光程差變化的示意圖,可以找到光強(qiáng)極大值位置,即為零光程差位置。通過精確確定零光程差位置,可以實(shí)現(xiàn)樣品表面相對位移的精密測量。同時(shí),通過確定最大值對應(yīng)的Z向位置,也可以獲得被測樣品表面的三維高度。操作需要一定的專業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗(yàn),需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實(shí)踐。膜厚儀位移計(jì)

根據(jù)以上分析,白光干涉時(shí)域解調(diào)方案的優(yōu)點(diǎn)如下:①能夠?qū)崿F(xiàn)測量;②抗干擾能力強(qiáng),系統(tǒng)的分辨率與光源輸出功率的波動(dòng)、光源波長的漂移以及外界環(huán)境對光纖的擾動(dòng)等因素?zé)o關(guān);③測量精度與零級干涉條紋的確定精度以及反射鏡的精度有關(guān);④結(jié)構(gòu)簡單,成本較低。但是,時(shí)域解調(diào)方法需要借助掃描部件移動(dòng)干涉儀一端的反射鏡來進(jìn)行相位補(bǔ)償,因此掃描裝置的分辨率會(huì)影響系統(tǒng)的精度。采用這種解調(diào)方案的測量分辨率一般在幾個(gè)微米,要達(dá)到亞微米的分辨率則主要受機(jī)械掃描部件的分辨率和穩(wěn)定性所限制。文獻(xiàn)[46]報(bào)道的位移掃描的分辨率可以達(dá)到0.54微米。然而,當(dāng)所測光程差較小時(shí),F(xiàn)-P腔前后表面干涉峰值相距很近,難以區(qū)分,此時(shí)時(shí)域解調(diào)方案的應(yīng)用受到了限制。微米級膜厚儀找哪家工作原理是基于膜層與底材反射率及相位差,通過測量反射光的干涉來計(jì)算膜層厚度。

針對靶丸自身獨(dú)特的特點(diǎn)及極端實(shí)驗(yàn)條件需求,使得靶丸參數(shù)的測試工作變得異常復(fù)雜。如何精確地測定靶丸的光學(xué)參數(shù),一直是激光聚變研究者非常關(guān)注的課題。由于光學(xué)測量方法具有無損、非接觸、測量效率高、操作簡便等優(yōu)越性,靶丸參數(shù)測量通常采用光學(xué)測量方式。常用的光學(xué)參數(shù)測量手段很多,目前,常用于測量靶丸幾何參數(shù)或光學(xué)參數(shù)的測量方法有白光干涉法、光學(xué)顯微干涉法、激光差動(dòng)共焦法等。靶丸殼層折射率是沖擊波分時(shí)調(diào)控實(shí)驗(yàn)研究中的重要參數(shù),因此,精密測量靶丸殼層折射率十分有意義。而常用的折射率測量方法,如橢圓偏振法、折射率匹配法、白光光譜法、布儒斯特角法等。

光具有傳播的特性,不同波列在相遇的區(qū)域,振動(dòng)將相互疊加,是各列光波獨(dú)自在該點(diǎn)所引起的振動(dòng)矢量和。兩束光要發(fā)生干涉,應(yīng)必須滿足三個(gè)相干條件,即:頻率一致、振動(dòng)方向一致、相位差恒定。發(fā)生干涉的兩束光在一些地方振動(dòng)加強(qiáng),而在另一些地方振動(dòng)減弱,產(chǎn)生規(guī)則的明暗交替變化。任何干涉測量都是完全建立在這種光波典型特性上的。下圖分別表示干涉相長和干涉相消的合振幅。與激光光源相比,白光光源的相干長度在幾微米到幾十微米內(nèi),通常都很短,更為重要的是,白光光源產(chǎn)生的干涉條紋具有一個(gè)典型的特征:即條紋有一個(gè)固定不變的位置,該固定位置對應(yīng)于光程差為零的平衡位置,并在該位置白光輸出光強(qiáng)度具有最大值,并通過探測該光強(qiáng)最大值,可實(shí)現(xiàn)樣品表面位移的精密測量。此外,白光光源具有系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好且動(dòng)態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。因此,白光垂直掃描干涉、白光反射光譜等基于白光干涉的光學(xué)測量技術(shù)在薄膜三維形貌測量、薄膜厚度精密測量等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提升和擴(kuò)展。

光譜擬合法易于測量具有應(yīng)用領(lǐng)域,由于使用了迭代算法,因此該方法的優(yōu)缺點(diǎn)在很大程度上取決于所選擇的算法。隨著各種全局優(yōu)化算法的引入,遺傳算法和模擬退火算法等新算法被用于薄膜參數(shù)的測量。其缺點(diǎn)是不夠?qū)嵱茫摲椒ㄐ枰粋€(gè)較好的薄膜的光學(xué)模型(包括色散系數(shù)、吸收系數(shù)、多層膜系統(tǒng)),但是在實(shí)際測試過程中,薄膜的色散和吸收的公式會(huì)有出入,尤其是對于多層膜體系,建立光學(xué)模型非常困難,無法用公式準(zhǔn)確地表示出來。在實(shí)際應(yīng)用中只能使用簡化模型,因此,通常全光譜擬合法不如極值法有效。另外該方法的計(jì)算速度慢也不能滿足快速計(jì)算的要求。操作之前需要專業(yè)技能和經(jīng)驗(yàn)的培訓(xùn)和實(shí)踐。高速膜厚儀主要功能與優(yōu)勢

廣泛應(yīng)用于電子、半導(dǎo)體、光學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域,為研究和開發(fā)提供了有力的手段。膜厚儀位移計(jì)

在激光慣性約束聚變(ICF)物理實(shí)驗(yàn)中,靶丸殼層折射率、厚度以及其分布參數(shù)是非常關(guān)鍵的參數(shù)。因此,實(shí)現(xiàn)對靶丸殼層折射率、厚度及其分布的精密測量對精密ICF物理實(shí)驗(yàn)研究非常重要。由于靶丸尺寸微小、結(jié)構(gòu)特殊、測量精度要求高,因此如何實(shí)現(xiàn)對靶丸殼層折射率及其厚度分布的精密測量是靶參數(shù)測量技術(shù)研究中的重要內(nèi)容。本文針對這一需求,開展了基于白光干涉技術(shù)的靶丸殼層折射率及厚度分布測量技術(shù)研究。精確測量靶丸殼層折射率、厚度及其分布是激光慣性約束聚變中至關(guān)重要的,對于ICF物理實(shí)驗(yàn)的研究至關(guān)重要。由于靶丸特殊的結(jié)構(gòu)和微小的尺寸,以及測量的高精度要求,如何實(shí)現(xiàn)靶丸殼層折射率及其厚度分布的精密測量是靶參數(shù)測量技術(shù)研究中的重要目標(biāo)。本文就此需求開展了基于白光干涉技術(shù)的靶丸殼層折射率及厚度分布測量技術(shù)的研究。膜厚儀位移計(jì)