白光掃描干涉法可以避免色光相移干涉法測量的局限性。該方法利用白光作為光源,由于白光是一種寬光譜的光源,相干長度相對較短,因此發(fā)生干涉的位置范圍很小。在白光干涉時,存在一個確定的零位置,當(dāng)測量光和參考光的光程相等時,所有波長的光均會發(fā)生相長干涉,此時可以觀察到一個明亮的零級條紋,同時干涉信號也達(dá)到最大值。通過分析這個干涉信號,可以得到被測物體的幾何形貌。白光掃描干涉術(shù)是通過測量干涉條紋來完成的,而干涉條紋的清晰度直接影響測試精度。因此,為了提高精度,需要更為復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng),這使得條紋的測量變得費力費時。膜厚儀依賴于膜層和底部材料的反射率和相位差來實現(xiàn)這一目的。膜厚儀定做價格
光具有傳播的特性,不同波列在相遇的區(qū)域,振動將相互疊加,是各列光波獨自在該點所引起的振動矢量和。兩束光要發(fā)生干涉,應(yīng)必須滿足三個相干條件,即:頻率一致、振動方向一致、相位差恒定。發(fā)生干涉的兩束光在一些地方振動加強(qiáng),而在另一些地方振動減弱,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典型的特征:即條紋有一個固定不變的位置,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)定性好且動態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉等優(yōu)點。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。膜厚儀性價比高企業(yè)它可以用不同的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析,比如建立數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。
由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對系統(tǒng)的測量量程和精度的需求不相同,因而多種測量方法各有優(yōu)缺,難以一概而論。將各測量特點總結(jié)所示,按照薄膜厚度的增加,適用的測量方式分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對于小于1μm的較薄薄膜,白光干涉輪廓儀的測量精度較低,分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對于小于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。基于白光干涉原理的光學(xué)薄膜厚度測量方案目前主要集中于測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,得到待測薄膜厚度。本章在詳細(xì)研究白光干涉測量技術(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移動的白光干涉測量解調(diào)技術(shù)。
薄膜材料的厚度在納米級薄膜的各項相關(guān)參數(shù)中,是制備和設(shè)計中一個重要的參量,也是決定薄膜性質(zhì)和性能的關(guān)鍵參量之一。然而,由于其極小尺寸及表面效應(yīng)的影響,納米級薄膜的厚度準(zhǔn)確測量變得困難。科研技術(shù)人員通過不斷的探索研究,提出了新的薄膜厚度測量理論和技術(shù),并將測量方法從手動到自動、有損到無損等不斷改進(jìn)。對于不同性質(zhì)的薄膜,其適用的厚度測量方案也不相同。在納米級薄膜中,采用光學(xué)原理的測量技術(shù)可以實現(xiàn)精度高、速度快、無損測量等優(yōu)點,成為主要的檢測手段。典型的測量方法包括橢圓偏振法、干涉法、光譜法、棱鏡耦合法等。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。
傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中一種低精度的信號解調(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)而得到待測物理量的信息。傅里葉變換解調(diào)方案的優(yōu)點是解調(diào)速度較快,受干擾信號的影響較小。但是其測量精度較低。根據(jù)數(shù)字信號處理FFT(快速傅里葉變換)理論,若輸入光源波長范圍為λ1,λ2,則所測光程差的理論小分辨率為λ1λ2/(λ2?λ1),所以此方法主要應(yīng)用于對解調(diào)精度要求不高的場合。傅里葉變換白光干涉法是對傅里葉變換法的改進(jìn)。該方法總結(jié)起來就是對采集到的光譜信號做傅里葉變換,然后濾波、提取主頻信號后進(jìn)行逆傅里葉變換,然后做對數(shù)運算,并取其虛部做相位反包裹運算,由獲得的相位得到干涉儀的光程差。該方法經(jīng)過實驗證明其測量精度比傅里葉變換高。光路長度越長,分辨率越高,但同時也更容易受到靜態(tài)振動等干擾因素的影響。原裝膜厚儀24小時服務(wù)
Michelson干涉儀的光路長度決定了儀器的精度。膜厚儀定做價格
白光干涉的相干原理早在1975年就被提出,并在1976年實現(xiàn)了在光纖通信領(lǐng)域中的應(yīng)用。1983年,Brian Culshaw的研究小組報道了白光干涉技術(shù)在光纖傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨后在1984年,報道了基于白光干涉原理的完整的位移傳感系統(tǒng)。這項研究成果證明了白光干涉技術(shù)可以用于測量能夠轉(zhuǎn)換成位移的物理參量。此后的幾年中,白光干涉技術(shù)應(yīng)用于溫度、壓力等的研究也相繼被報道。自上世紀(jì)90年代以來,白光干涉技術(shù)得到了快速發(fā)展,提供了更多實現(xiàn)測量的解決方案。近年來,由于傳感器設(shè)計和研制的進(jìn)步,信號處理的新方案提出,以及傳感器的多路復(fù)用等技術(shù)的發(fā)展,使白光干涉測量技術(shù)的發(fā)展更加迅速。膜厚儀定做價格