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微米級(jí)膜厚儀原理

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2024-05-14

白光干涉法和激光光源相比具有短相干長(zhǎng)度的特點(diǎn),使得兩束光只有在光程差非常小的情況下才能發(fā)生干涉,因此不會(huì)產(chǎn)生干擾條紋。同時(shí),白光干涉產(chǎn)生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置,避免了干涉級(jí)次不確定的問(wèn)題。本文基于白光干涉原理對(duì)單層透明薄膜厚度測(cè)量進(jìn)行了研究,特別是對(duì)厚度小于光源相干長(zhǎng)度的薄膜進(jìn)行了探究。文章首先詳細(xì)闡述了白光干涉原理和薄膜測(cè)厚原理,然后在金相顯微鏡的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一種型垂直白光掃描系統(tǒng),作為實(shí)驗(yàn)中測(cè)試薄膜厚度的儀器,并利用白光干涉原理對(duì)位移量進(jìn)行了標(biāo)定。 白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)的優(yōu)化需要對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和算法進(jìn)行改進(jìn);微米級(jí)膜厚儀原理

白光干涉時(shí)域解調(diào)方案通過(guò)機(jī)械掃描部件驅(qū)動(dòng)干涉儀的反射鏡移動(dòng),補(bǔ)償光程差,實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的解調(diào)。該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。光纖白光干涉儀的兩個(gè)輸出臂分別作為參考臂和測(cè)量臂,用于將待測(cè)的物理量轉(zhuǎn)換為干涉儀兩臂的光程差變化。測(cè)量臂因待測(cè)物理量的變化而增加未知光程差,參考臂則通過(guò)移動(dòng)反射鏡來(lái)補(bǔ)償測(cè)量臂所引入的光程差。當(dāng)干涉儀兩臂光程差ΔL=0時(shí),即兩個(gè)干涉光束的光程相等時(shí),將出現(xiàn)干涉極大值,觀察到中心零級(jí)干涉條紋,這種現(xiàn)象與外界的干擾因素?zé)o關(guān),因此可以利用它來(lái)獲取待測(cè)物理量的值。會(huì)影響輸出信號(hào)強(qiáng)度的因素包括:入射光功率、光纖的傳輸損耗、各端面的反射等。雖然外界環(huán)境的擾動(dòng)會(huì)影響輸出信號(hào)的強(qiáng)度,但對(duì)于零級(jí)干涉條紋的位置并不會(huì)造成影響。


國(guó)產(chǎn)膜厚儀銷售價(jià)格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(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。

針對(duì)靶丸自身獨(dú)特的特點(diǎn)及極端實(shí)驗(yàn)條件需求 ,使得靶丸參數(shù)的測(cè)試工作變得異常復(fù)雜。如何精確地測(cè)定靶丸的光學(xué)參數(shù),一直是激光聚變研究者非常關(guān)注的課題。由于光學(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)越性,靶丸參數(shù)測(cè)量通常采用光學(xué)測(cè)量方式。常用的光學(xué)參數(shù)測(cè)量手段很多,目前,常用于測(cè)量靶丸幾何參數(shù)或光學(xué)參數(shù)的測(cè)量方法有白光干涉法、光學(xué)顯微干涉法、激光差動(dòng)共焦法等。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,精密測(cè)量靶丸殼層折射率十分有意義。而常用的折射率測(cè)量方法[13],如橢圓偏振法、折射率匹配法、白光光譜法、布儒斯特角法等。

利用包絡(luò)線法計(jì)算薄膜的光學(xué)常數(shù)和厚度,但還存在很多不足,包絡(luò)線法需要產(chǎn)生干涉波動(dòng),要求在測(cè)量波段內(nèi)存在多個(gè)干涉極值點(diǎn),且干涉極值點(diǎn)足夠多,精度才高。理想的包絡(luò)線是根據(jù)聯(lián)合透射曲線的切點(diǎn)建立的,在沒(méi)有正確方法建立包絡(luò)線時(shí),通常使用拋物線插值法建立,這樣造成的誤差較大。包絡(luò)法對(duì)測(cè)量對(duì)象要求高,如果薄膜較薄或厚度不足情況下,會(huì)造成干涉條紋減少,干涉波峰個(gè)數(shù)較少,要利用干涉極值點(diǎn)建立包絡(luò)線就越困難,且利用拋物線插值法擬合也很困難,從而降低該方法的準(zhǔn)確度。其次,薄膜吸收的強(qiáng)弱也會(huì)影響該方法的準(zhǔn)確度,對(duì)于吸收較強(qiáng)的薄膜,隨干涉條紋減少,極大值與極小值包絡(luò)線逐漸匯聚成一條曲線,該方法就不再適用。因此,包絡(luò)法適用于膜層較厚且弱吸收的樣品。隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)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(kuò)展 。

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(lái)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(guò)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)??偟膩?lái)說(shuō),白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用廣、具有高精度和可靠性的薄膜厚度測(cè)量?jī)x器。國(guó)內(nèi)膜厚儀出廠價(jià)

白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于電子工業(yè)中的薄膜電阻率測(cè)量;微米級(jí)膜厚儀原理

白光光譜法克服了干涉級(jí)次的模糊識(shí)別問(wèn)題,具有測(cè)量范圍大,連續(xù)測(cè)量時(shí)波動(dòng)范圍小的特點(diǎn),但在實(shí)際測(cè)量中,由于測(cè)量誤差、儀器誤差、擬合誤差等因素,干涉級(jí)次的測(cè)量精度仍其受影響,會(huì)出現(xiàn)干擾級(jí)次的誤判和干擾級(jí)次的跳變現(xiàn)象。導(dǎo)致公式計(jì)算得到的干擾級(jí)次m值與實(shí)際譜峰干涉級(jí)次m'(整數(shù))之間有誤差。為得到準(zhǔn)確的干涉級(jí)次,本文依據(jù)干涉級(jí)次的連續(xù)特性設(shè)計(jì)了校正流程圖,獲得了靶丸殼層光學(xué)厚度的精確值。導(dǎo)入白光干涉光譜測(cè)量曲線。微米級(jí)膜厚儀原理