折射率分別為1.45和1.62的2塊玻璃板,使其一端相接觸,形成67的尖劈.將波長為550nm的單色光垂直投射在劈上,并在上方觀察劈的干涉條紋,試求條紋間距。
我們可以分2種可能的情況來討論:
一般玻璃的厚度可估計為1mm的量級,這個量級相對于光的波長550nm而言,應該算是膜厚e遠遠大于波長^的厚玻璃了,所以光線通過上玻璃板時應該無干涉現(xiàn)象,同理光線通過下玻璃板時也無干涉現(xiàn)象.空氣膜厚度因劈角很小而很薄,與波長可比擬,所以光線通過空氣膜應該有干涉現(xiàn)象,在空氣膜的下表面處有一半波損失,故光程差應該為2n2e+λ/2.
(2)假設(shè)玻璃板厚度的量級與可見光波長量級可比擬,當單色光垂直投射在劈尖上時,上玻璃板能滿足形成薄膜干涉的條件,其光程差為2n2e+λ/2,下玻璃板也能滿足形成薄膜于涉的條件,光程差為2n1h+λ/2,但由于玻璃板膜厚均勻,h不變,人射角i=儼也不變,故玻璃板形成的薄膜干涉為等傾又等厚干涉條紋,要么玻璃板全亮,要么全暗,它不會影響空氣劈尖干涉條紋的位置和條紋間距??諝馀飧缮婀獬滩钊詾?n2e+λ/2,但玻璃板會影響劈尖干涉條紋的亮度對比度. 隨著技術(shù)的不斷進步和應用領(lǐng)域的拓展,其性能和功能會得到提高和擴展。納米級膜厚儀設(shè)備
薄膜干涉原理根據(jù)薄膜干涉原理…,當波長為^的單色光以人射角f從折射率為n.的介質(zhì)入射到折射率為n:、厚度為e的介質(zhì)膜面(見圖1)時,干涉明、暗紋條件為:
2e(n22一n12sin2i)1/2+δ’=kλ,k=1,2,3,4,5...(1)
2e(n22一n12sin2i)1/2+δ’=(2k+1)λ/2,k=0,1,2,3,4...(2)
E式中k為干涉條紋級次;δ’為半波損失.
普通物理教材中討論薄膜干涉問題時,均近似地認為,δ’是指入射光波在光疏介質(zhì)中前進,遇到光密介質(zhì)i的界面時,在不超過臨界角的條件下,不論人射角的大小如何,在反射過程中都將產(chǎn)生半個波長的損失(嚴格地說, 只在掠射和正射情況下反射光的振動方向與入射光的振動方向才幾乎相反),故δ’是否存在決定于n1,n2,n3大小的比較。當膜厚e一定,而入射角j可變時,干涉條紋級次^隨f而變,即同樣的人射角‘對應同一級明紋(或暗紋),叫等傾干涉,如以不同的入射角入射到平板介質(zhì)上.當入射角£一定,而膜厚??勺儠r,干涉條紋級次隨。而變,即同樣的膜厚e對應同一級明紋(或暗紋)。叫等厚干涉,如劈尖干涉和牛頓環(huán). 納米級膜厚儀設(shè)備隨著技術(shù)的進步和應用領(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展。
光纖白光干涉此次實驗所設(shè)計的解調(diào)系統(tǒng)是通過檢測干涉峰值的中心波長的移動實現(xiàn)的,所以光源中心波長的穩(wěn)定性將對實驗結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。實驗中我們所選用的光源是由INPHENIX公司生產(chǎn)的SLED光源,相對于一般的寬帶光源具有輸出功率高、覆蓋光譜范圍寬等特點。該光源采用+5V的直流供電,標定中心波長為1550nm,且其輸出功率在一定范圍內(nèi)是可調(diào)的,驅(qū)動電流可以達到600mA。測量使用的是寬譜光源。光源的輸出光功率和中心波長的穩(wěn)定性是光源選取時需要重點考慮的參數(shù)。
白光干涉的分析方法利用白光干涉感知空間位置的變化,從而得到被測物體的信息。它是在單色光相移干涉術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。單色光相移干涉術(shù)利用光路使參考光和被測表面的反射光發(fā)生干涉,再使用相移的方法調(diào)制相位,利用干涉場中光強的變化計算出其每個數(shù)據(jù)點的初始相位,但是這樣得到的相位是位于(-π,+π]間,所以得到的是不連續(xù)的相位。因此,需要進行相位展開使其變?yōu)檫B續(xù)相位。再利用高度與相位的信息求出被測物體的表面形貌。單色光相移法具有測量速度快、測量分辨力高、對背景光強不敏感等優(yōu)點。但是,由于單色光干涉無法確定干涉條紋的零級位置。因此,在相位解包裹中無法得到相位差的周期數(shù),所以只能假定相位差不超過一個周期,相當于測試表面的相鄰高度不能超過四分之一波長。這就限制了其測量的范圍,使它只能測試連續(xù)結(jié)構(gòu)或者光滑表面結(jié)構(gòu)。白光干涉膜厚儀需要校準,標準樣品的選擇和使用至關(guān)重要。
薄膜在現(xiàn)代光學、電子、醫(yī)療、能源和建材等技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應用,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題,導致其光學和物理性能無法達到設(shè)計要求,嚴重影響其性能和應用。因此,需要開發(fā)出精度高、體積小、穩(wěn)定性好的測量系統(tǒng)以滿足微米級工業(yè)薄膜的在線檢測需求。當前的光學薄膜測厚方法無法同時兼顧高精度、輕小體積和合理的成本,而具有納米級測量分辨率的商用薄膜測厚儀器價格昂貴、體積大,無法滿足工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的在線測量需求。因此,提出了一種基于反射光譜原理的高精度工業(yè)薄膜厚度測量解決方案,研發(fā)了小型化、低成本的薄膜厚度測量系統(tǒng),并提出了一種無需標定樣品的高效穩(wěn)定的膜厚計算算法。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)微米級工業(yè)薄膜的厚度測量。隨著技術(shù)的不斷進步和應用領(lǐng)域的擴展,白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和拓展。防水膜厚儀大概價格多少
白光干涉膜厚儀的應用非常廣,特別是在半導體、光學、電子和化學等領(lǐng)域。納米級膜厚儀設(shè)備
在初始相位為零的情況下,當被測光與參考光之間的光程差為零時,光強度將達到最大值。為了探測兩個光束之間的零光程差位置,需要使用精密Z向運動臺帶動干涉鏡頭作垂直掃描運動,或移動載物臺。在垂直掃描過程中,可以用探測器記錄下干涉光強,得到白光干涉信號強度與Z向掃描位置(兩光束光程差)之間的變化曲線。通過干涉圖像序列中某波長處的白光信號強度隨光程差變化的示意圖,可以找到光強極大值位置,即為零光程差位置。通過精確確定零光程差位置,可以實現(xiàn)樣品表面相對位移的精密測量。同時,通過確定最大值對應的Z向位置,也可以獲得被測樣品表面的三維高度。納米級膜厚儀設(shè)備