針對(duì)微米級(jí)工業(yè)薄膜厚度測(cè)量，開(kāi)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。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。薄膜干涉膜厚儀性價(jià)比高

薄膜在現(xiàn)代光學(xué)、電子、醫(yī)療、能源和建材等技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)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(wèn)題，導(dǎo)致其光學(xué)和物理性能無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)重影響其性能和應(yīng)用。因此，需要開(kāi)發(fā)出精度高、體積小、穩(wěn)定性好的測(cè)量系統(tǒng)以滿足微米級(jí)工業(yè)薄膜的在線檢測(cè)需求。當(dāng)前的光學(xué)薄膜測(cè)厚方法無(wú)法同時(shí)兼顧高精度、輕小體積和合理的成本，而具有納米級(jí)測(cè)量分辨率的商用薄膜測(cè)厚儀器價(jià)格昂貴、體積大，無(wú)法滿足工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的在線測(cè)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(cè)量解決方案，研發(fā)了小型化、低成本的薄膜厚度測(cè)量系統(tǒng)，并提出了一種無(wú)需標(biāo)定樣品的高效穩(wěn)定的膜厚計(jì)算算法。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)微米級(jí)工業(yè)薄膜的厚度測(cè)量。小型膜厚儀經(jīng)銷(xiāo)批發(fā)白光干涉膜厚儀是用于測(cè)量薄膜厚度的一種儀器，可用于透明薄膜和平行表面薄膜的測(cè)量。

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(cè)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(zhǎng)和干涉相消的合振幅。與激光光源相比，白光光源的相干長(zhǎng)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(duì)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(guò)探測(cè)該光強(qiáng)最大值，可實(shí)現(xiàn)樣品表面位移的精密測(cè)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(jiǎn)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(cè)量技術(shù)在薄膜三維形貌測(cè)量、薄膜厚度精密測(cè)量等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。

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^(guò)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(guò)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)。操作需要一定的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實(shí)踐。

在白光干涉中，當(dāng)光程差為零時(shí)，會(huì)出現(xiàn)零級(jí)干涉條紋。隨著光程差的增加，光源譜寬范圍內(nèi)的每條譜線形成的干涉條紋之間會(huì)發(fā)生偏移，疊加后整體效果導(dǎo)致條紋對(duì)比度降低。白光干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)精度高，可以進(jìn)行測(cè)量。采用白光干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍大、快速檢測(cè)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊等優(yōu)點(diǎn)。雖然普通的激光干涉與白光干涉有所區(qū)別，但它們也具有許多共同之處。我們可以將白光看作一系列理想的單色光在時(shí)域上的相干疊加，而在頻域上觀察到的就是不同波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的干涉光強(qiáng)變化曲線。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)中的薄膜生物學(xué)特性分析。高精度膜厚儀工廠

通過(guò)測(cè)量反射光的干涉來(lái)計(jì)算膜層厚度，利用膜層與底材的反射率和相位差來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量。薄膜干涉膜厚儀性價(jià)比高

由于靶丸自身特殊的特點(diǎn)和極端的實(shí)驗(yàn)條件，使得靶丸參數(shù)的測(cè)試工作變得異常復(fù)雜。光學(xué)測(cè)量方法具有無(wú)損、非接觸、測(cè)量效率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，因此成為了測(cè)量靶丸參數(shù)的常用方式。目前常用于靶丸幾何參數(shù)或光學(xué)參數(shù)測(cè)量的方法有白光干涉法、光學(xué)顯微干涉法、激光差動(dòng)共焦法等。然而，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)，因此對(duì)其進(jìn)行精密測(cè)量具有重要意義。 常用的折射率測(cè)量方法有橢圓偏振法、折射率匹配法、白光光譜法、布儒斯特角法等。薄膜干涉膜厚儀性價(jià)比高