本章主要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(cè)量方法 。該方法利用白光反射光譜測(cè)量靶丸殼層光學(xué)厚度，利用白光垂直掃描干涉技術(shù)測(cè)量光線通過(guò)靶丸殼層后的光程增量，二者聯(lián)立即可求得靶丸折射率和厚度數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)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(diǎn)判讀可能存在干涉級(jí)次誤差的問(wèn)題，提出MATLAB曲線擬合測(cè)定極值點(diǎn)波長(zhǎng)以及利用干涉級(jí)次連續(xù)性進(jìn)行干涉級(jí)次判定的數(shù)據(jù)處理方法。應(yīng)用碳?xì)?CH)薄膜對(duì)測(cè)量結(jié)果的可靠性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。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高和擴(kuò)展；測(cè)量膜厚儀信賴推薦
本文主要研究了如何采用白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法來(lái)實(shí)現(xiàn)納米級(jí)薄膜厚度的準(zhǔn)確測(cè)量，研究對(duì)象為半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料。由于不同材料薄膜的特性差異，所適用的測(cè)量方法也會(huì)有所不同。對(duì)于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半導(dǎo)體鍺膜，采用白光干涉的測(cè)量方法；而對(duì)于厚度更薄的金膜，由于其折射率為復(fù)數(shù)，且具有表面等離子體效應(yīng)，所以采用基于表面等離子體共振的測(cè)量方法會(huì)更合適。為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度，本文還研究了外差干涉測(cè)量法，通過(guò)引入高精度的相位解調(diào)手段來(lái)檢測(cè)P光與S光之間的相位差，以提高厚度測(cè)量的精度。微米級(jí)膜厚儀工廠白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的大范圍測(cè)量和分析。
光鏡和參考板組成，光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)顯微鏡后被分光棱鏡分成兩部分，一束作為參考光入射到參考鏡并反射，另一束作為測(cè)量光入射到樣品表面被反射，兩束反射光反射到分光棱鏡并發(fā)生干涉。由于實(shí)驗(yàn)中需要調(diào)節(jié)樣品與被測(cè)樣品的角度，以便更好進(jìn)行測(cè)量，5XMichelson型干涉物鏡可以通過(guò)其配置的兩個(gè)旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)，旋鈕能夠在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)參考鏡角度，可以調(diào)節(jié)到理想角度。光纖在測(cè)試系統(tǒng)中負(fù)責(zé)傳光，將顯微鏡視場(chǎng)干涉信號(hào)傳輸?shù)轿⑿凸庾V儀。系統(tǒng)選用光纖為海洋光學(xué)公司生產(chǎn)的高級(jí)光纖組件，光纖連接線的內(nèi)層為硅樹脂包裹的單線鋼圈，外層為諾梅克斯編織物，以求更好地減輕應(yīng)力并起到有效的保護(hù)作用。該組件末段是易于操作的金屬環(huán)---高精密度的SMA連接器。光纖一端與適配器連接，另一端與微型光譜儀連接，以將干涉光信號(hào)傳入光譜儀中。
極值法求解過(guò)程計(jì)算簡(jiǎn)單，速度快，同時(shí)能確定薄膜的多個(gè)光學(xué)常數(shù)并解決多值性問(wèn)題，測(cè)試范圍廣，但沒(méi)有考慮薄膜均勻性和基底色散的因素，因此精度不夠高。此外，由于受曲線擬合精度的限制，該方法對(duì)膜厚的測(cè)量范圍有要求，通常用于測(cè)量薄膜厚度大于200納米且小于10微米的情況，以確保光譜信號(hào)中的干涉波峰數(shù)適當(dāng)。全光譜擬合法是基于客觀條件或基本常識(shí)來(lái)設(shè)置每個(gè)擬合參數(shù)上限、下限，并為該區(qū)域的薄膜生成一組或多組光學(xué)參數(shù)及厚度的初始值，引入適合的色散模型，再通過(guò)麥克斯韋方程組的推導(dǎo)得到結(jié)果。該方法能判斷預(yù)設(shè)的初始值是否為要測(cè)量的薄膜參數(shù)，建立評(píng)價(jià)函數(shù)來(lái)計(jì)算透過(guò)率/反射率與實(shí)際值之間的偏差。只有當(dāng)計(jì)算出的透過(guò)率/反射率與實(shí)際值之間的偏差很小時(shí)，我們才能認(rèn)為預(yù)設(shè)的初始值就是要測(cè)量的薄膜參數(shù)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，其性能和功能會(huì)得到提高和擴(kuò)展。
針對(duì)微米級(jí)工業(yè)薄膜厚度測(cè)量，開發(fā)了一種基于寬光譜干涉的反射式法測(cè)量方法，并研制了適用于工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測(cè)量系統(tǒng)，考慮了成本、穩(wěn)定性、體積等因素要求。該系統(tǒng)結(jié)合了薄膜干涉和光譜共聚焦原理，采用波長(zhǎng)分辨下的薄膜反射干涉光譜模型，利用經(jīng)典模態(tài)分解和非均勻傅里葉變換的思想，提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法。該算法能夠有效利用全光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確提取相位變化，抗干擾能力強(qiáng)，能夠排除環(huán)境噪聲等假頻干擾。經(jīng)過(guò)對(duì)PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片、PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測(cè)量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明該測(cè)厚系統(tǒng)具有1~75微米厚度的測(cè)量量程和微米級(jí)的測(cè)量不確定度，而且無(wú)需對(duì)焦，可以在10ms內(nèi)完成單次測(cè)量，滿足工業(yè)級(jí)測(cè)量需要的高效便捷的應(yīng)用要求。白光干涉膜厚儀需要校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)樣品的選擇和使用至關(guān)重要。本地膜厚儀市場(chǎng)價(jià)格
白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)元件制造中的薄膜厚度管控。測(cè)量膜厚儀信賴推薦
光譜擬合法易于測(cè)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(cè)量。其缺點(diǎn)是不夠?qū)嵱?，該方法需要一個(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(cè)試過(guò)程中，薄膜的色散和吸收的公式會(huì)有出入，尤其是對(duì)于多層膜體系，建立光學(xué)模型非常困難，無(wú)法用公式準(zhǔn)確地表示出來(lái)。在實(shí)際應(yīng)用中只能使用簡(jiǎn)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。測(cè)量膜厚儀信賴推薦