薄膜干涉膜厚儀推薦

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2024-08-03

薄膜是指分子 、原子或者是離子在基底表面沉積形成的一種特殊的二維材料。近幾十年來(lái),隨著材料科學(xué)和鍍膜工藝的不斷發(fā)展,厚度在納米量級(jí)(幾納米到幾百納米范圍內(nèi))薄膜的研究和應(yīng)用迅速增加。與體材料相比,因?yàn)榧{米薄膜的尺寸很小,使得表面積與體積的比值增加,表面效應(yīng)所表現(xiàn)出的性質(zhì)非常突出,因而在光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)上有許多獨(dú)特的表現(xiàn)。納米薄膜應(yīng)用于傳統(tǒng)光學(xué)領(lǐng)域,在生產(chǎn)實(shí)踐中也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,尤其是在光通訊、光學(xué)測(cè)量,傳感,微電子器件,生物與醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域的應(yīng)用空間更為廣闊。光路長(zhǎng)度越長(zhǎng),儀器分辨率越高,但也越容易受到干擾因素的影響,需要采取降噪措施。薄膜干涉膜厚儀推薦

白光干涉光譜分析是目前白光干涉測(cè)量的一個(gè)重要方向 ,此項(xiàng)技術(shù)主要是利用光譜儀將對(duì)條紋的測(cè)量轉(zhuǎn)變成為對(duì)不同波長(zhǎng)光譜的測(cè)量 。通過(guò)分析被測(cè)物體的光譜特性,就能夠得到相應(yīng)的長(zhǎng)度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術(shù),它不需要大量的掃描過(guò)程,因此提高了測(cè)量效率,而且也減小了環(huán)境對(duì)它的影響。此項(xiàng)技術(shù)能夠測(cè)量距離、位移、塊狀材料的群折射率以及多層薄膜厚度。白干干涉光譜法是基于頻域干涉的理論,采用白光作為寬波段光源,經(jīng)過(guò)分光棱鏡,被分成兩束光,這兩束光分別入射到參考面和被測(cè)物體,反射回來(lái)后經(jīng)過(guò)分光棱鏡合成后,由色散元件分光至探測(cè)器,記錄頻域上的干涉信號(hào)。此光譜信號(hào)包含了被測(cè)表面的信息,如果此時(shí)被測(cè)物體是薄膜,則薄膜的厚度也包含在這光譜信號(hào)當(dāng)中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測(cè)量的速度結(jié)合起來(lái),形成了一種精度高而且速度快的測(cè)量方法。測(cè)量金屬薄膜的厚度 膜厚儀白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的快速測(cè)量和分析;

目前 ,應(yīng)用的顯微干涉方式主要有Mirau顯微干涉和Michelson顯微干涉兩張方式。在Mirau型顯微干涉結(jié)構(gòu),在該結(jié)構(gòu)中物鏡和被測(cè)樣品之間有兩塊平板,一個(gè)是涂覆有高反射膜的平板作為參考鏡,另一塊涂覆半透半反射膜的平板作為分光棱鏡,由于參考鏡位于物鏡和被測(cè)樣品之間,從而使物鏡外殼更加緊湊,工作距離相對(duì)而言短一些,其倍率一般為10-50倍,Mirau顯微干涉物鏡參考端使用與測(cè)量端相同顯微物鏡,因此沒(méi)有額外的光程差。是常用的方法之一。

傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中一種低精度的信號(hào)解調(diào)方法 。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出,用于低精度光纖法布里-珀羅傳感器的解調(diào)。因此,該解調(diào)方案的原理是通過(guò)傅里葉變換得到頻域的峰值頻率從而獲得光程差,進(jìn)而得到待測(cè)物理量的信息。傅里葉變換解調(diào)方案的優(yōu)點(diǎn)是解調(diào)速度較快,受干擾信號(hào)的影響較小。但是其測(cè)量精度較低。根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理FFT(快速傅里葉變換)理論,若輸入光源波長(zhǎng)范圍為[]λ1,λ2,則所測(cè)光程差的理論小分辨率為λ1λ2/(λ2?λ1),所以此方法主要應(yīng)用于對(duì)解調(diào)精度要求不高的場(chǎng)合。傅里葉變換白光干涉法是對(duì)傅里葉變換法的改進(jìn)。該方法總結(jié)起來(lái)就是對(duì)采集到的光譜信號(hào)做傅里葉變換,然后濾波、提取主頻信號(hào)后進(jìn)行逆傅里葉變換,然后做對(duì)數(shù)運(yùn)算,并取其虛部做相位反包裹運(yùn)算,由獲得的相位得到干涉儀的光程差。該方法經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明其測(cè)量精度比傅里葉變換高。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;

極值法求解過(guò)程計(jì)算簡(jiǎn)單 ,速度快,同時(shí)確定薄膜的多個(gè)光學(xué)常數(shù)及解決多值性問(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,以至于精度不夠高。此外,由于受曲線(xiàn)擬合精度的限制,該方法對(duì)膜厚的測(cè)量范圍有要求,通常用這種方法測(cè)量的薄膜厚度應(yīng)大于200nm且小于10μm,以確保光譜信號(hào)中的干涉波峰數(shù)恰當(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,再根據(jù)麥克斯韋方程組的推導(dǎo)。這樣求得的值自然和實(shí)際的透過(guò)率和反射率(通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)直接測(cè)量的薄膜透射率或反射率)有所不同,建立評(píng)價(jià)函數(shù),當(dāng)計(jì)算的透過(guò)率/反射率與實(shí)際值之間的偏差小時(shí),我們就可以認(rèn)為預(yù)設(shè)的初始值就是要測(cè)量的薄膜參數(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(xiàn)檢測(cè)和控制。膜厚儀的測(cè)量方法

操作需要一定的專(zhuān)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。薄膜干涉膜厚儀推薦

白光干涉的相干原理早在1975年就已經(jīng)被提出 ,隨后于1976年在光纖通信領(lǐng)域中獲得了實(shí)現(xiàn)。1983年,BrianCulshaw的研究小組報(bào)道了白光干涉技術(shù)在光纖傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨后在1984年,報(bào)道了基于白光干涉原理的完整的位移傳感系統(tǒng)。該研究成果證明了白光干涉技術(shù)可以被用于測(cè)量能夠轉(zhuǎn)換成位移的物理參量。此后的幾年間,白光干涉應(yīng)用于溫度、壓力等的研究相繼被報(bào)道。自上世紀(jì)九十年代以來(lái),白光干涉技術(shù)快速發(fā)展,提供了實(shí)現(xiàn)測(cè)量的更多的解決方案。近幾年以來(lái),由于傳感器設(shè)計(jì)與研制的進(jìn)步,信號(hào)處理新方案的提出,以及傳感器的多路復(fù)用[39]等技術(shù)的發(fā)展,使得白光干涉測(cè)量技術(shù)的發(fā)展更加迅速。薄膜干涉膜厚儀推薦