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(duì)靶丸殼層折射率、厚度及其分布的精密測(cè)量對(duì)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(cè)量精度要求高，因此如何實(shí)現(xiàn)對(duì)靶丸殼層折射率及其厚度分布的精密測(cè)量是靶參數(shù)測(cè)量技術(shù)研究中的重要內(nèi)容。本文針對(duì)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(cè)量技術(shù)研究。精確測(cè)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(duì)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(cè)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(cè)量是靶參數(shù)測(cè)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(cè)量技術(shù)的研究。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以在不同環(huán)境下進(jìn)行測(cè)量；高速膜厚儀定做
干涉法與分光光度法都是利用相干光形成等厚干涉條紋的原理來確定薄膜厚度和折射率 ，然而與薄膜自發(fā)產(chǎn)生的等傾干涉不同，干涉法是通過設(shè)置參考光路，形成與測(cè)量光路間的干涉條紋，因此其相位信息包含兩個(gè)部分，分別是由參考平面和測(cè)量平面間掃描高度引起的附加相位和由透明薄膜內(nèi)部多次反射引起的膜厚相位。干涉法測(cè)量光路使用面陣CCD接收參考平面和測(cè)量平面間相干波面的干涉光強(qiáng)分布，不同于以上三種點(diǎn)測(cè)量方式，可一次性生成薄膜待測(cè)區(qū)域的表面形貌信息，但同時(shí)由于存在大量軸向掃描和數(shù)據(jù)解算，完成單次測(cè)量的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。蘇州膜厚儀工廠這種膜厚儀可以測(cè)量大氣壓下，1nm到1mm范圍內(nèi)的薄膜厚度。
薄膜作為重要元件 ，通常使用金屬、合金、化合物、聚合物等作為其主要基材，品類涵蓋光學(xué)膜、電隔膜、阻隔膜、保護(hù)膜、裝飾膜等多種功能性薄膜，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代光學(xué)、電子、醫(yī)療、能源、建材等技術(shù)領(lǐng)域。常用薄膜的厚度范圍從納米級(jí)到微米級(jí)不等。納米和亞微米級(jí)薄膜主要是基于干涉效應(yīng)調(diào)制的光學(xué)薄膜，包括各種增透增反膜、偏振膜、干涉濾光片和分光膜等。部分薄膜經(jīng)特殊工藝處理后還具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等特性，對(duì)通訊、顯示、存儲(chǔ)等領(lǐng)域內(nèi)光學(xué)儀器的質(zhì)量起決定性作用[1-3]，如平面顯示器使用的ITO鍍膜，太陽(yáng)能電池表面的SiO2減反射膜等。微米級(jí)以上的薄膜以工農(nóng)業(yè)薄膜為主，多使用聚酯材料，具有易改性、可回收、適用范圍廣等特點(diǎn)。例如6微米厚度以下的電容器膜，20微米厚度以下的大部分包裝印刷用薄膜，25~38微米厚的建筑玻璃貼膜及汽車貼膜，以及厚度為25~65微米的防偽標(biāo)牌及拉線膠帶等。微米級(jí)薄膜利用其良好的延展、密封、絕緣特性，遍及食品包裝、表面保護(hù)、磁帶基材、感光儲(chǔ)能等應(yīng)用市場(chǎng)，加工速度快，市場(chǎng)占比高。
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(cè)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(zhǎng)的漂移以及外界環(huán)境對(duì)光纖的擾動(dòng)等因素?zé)o關(guān)；③測(cè)量精度與零級(jí)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(jiǎn)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(cè)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(cè)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。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。
由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量量程和精度的需求不盡相同，因而多種測(cè)量方法各有優(yōu)缺，難以一概而論。按照薄膜厚度的增加，適用的測(cè)量方式分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對(duì)于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測(cè)量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對(duì)于小于200nm的薄膜，由于透過率曲線缺少峰谷值，橢圓偏振法結(jié)果更加可靠?；诎坠飧缮嬖淼墓鈱W(xué)薄膜厚度測(cè)量方案目前主要集中于測(cè)量透明或者半透明薄膜，通過使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，得到待測(cè)薄膜厚度。本章在詳細(xì)研究白光干涉測(cè)量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上，分析得到了常用的基于兩個(gè)相鄰干涉峰的白光干涉解調(diào)方案不適用于極短光程差測(cè)量的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，我們提出了基于干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的白光干涉測(cè)量解調(diào)技術(shù)。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的在線檢測(cè)和控制；原裝膜厚儀信賴推薦
膜厚儀依賴于膜層和底部材料的反射率和相位差來實(shí)現(xiàn)這一目的。高速膜厚儀定做
由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對(duì)測(cè)量量程和精度的需求不相同，因此多種測(cè)量方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，難以籠統(tǒng)評(píng)估。測(cè)量特點(diǎn)總結(jié)如表1-1所示，針對(duì)薄膜厚度不同，適用的測(cè)量方法分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對(duì)于小于1μm的薄膜，白光干涉輪廓儀的測(cè)量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較為適用；而對(duì)于小于200nm的薄膜，橢圓偏振法結(jié)果更可靠，因?yàn)橥高^率曲線缺少峰谷值。光學(xué)薄膜厚度測(cè)量方案目前主要集中于測(cè)量透明或半透明薄膜。通過使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，可以得到待測(cè)薄膜厚度。本章詳細(xì)研究了白光干涉測(cè)量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性，并得出了基于兩個(gè)相鄰干涉峰的白光干涉解調(diào)方案不適用于極短光程差測(cè)量的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的白光干涉測(cè)量解調(diào)技術(shù)。高速膜厚儀定做