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。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。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實現(xiàn)對薄膜的快速測量和分析。深圳高精度膜厚儀
為限度提高靶丸內(nèi)爆壓縮效率,期望靶丸所有幾何參數(shù)、物性參數(shù)均為理想球?qū)ΨQ狀態(tài)。因此,需要對靶丸殼層厚度分布進行精密的檢測。靶丸殼層厚度常用的測量手法有X射線顯微輻照法、激光差動共焦法、白光干涉法等。下面分別介紹了各個方法的特點與不足,以及各種測量方法的應(yīng)用領(lǐng)域。白光干涉法[30]是以白光作為光源,寬光譜的白光準(zhǔn)直后經(jīng)分光棱鏡分成兩束光,一束光入射到參考鏡。一束光入射到待測樣品。由計算機控制壓電陶瓷(PZT)沿Z軸方向進行掃描,當(dāng)兩路之間的光程差為零時,在分光棱鏡匯聚后再次被分成兩束,一束光通過光纖傳輸,并由光譜儀收集,另一束則被傳遞到CCD相機,用于樣品觀測。利用光譜分析算法對干涉信號圖進行分析得到薄膜的厚度。該方法能應(yīng)用靶丸殼層壁厚的測量,但是該測量方法需要已知靶丸殼層材料的折射率,同時,該方法也難以實現(xiàn)靶丸殼層厚度分布的測量。高頻膜厚儀答疑解惑白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)傳感器中的薄膜厚度測量。
白光干涉光譜分析是目前白光干涉測量的一個重要方向,此項技術(shù)主要是利用光譜儀將對條紋的測量轉(zhuǎn)變成為對不同波長光譜的測量。通過分析被測物體的光譜特性,就能夠得到相應(yīng)的長度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術(shù),它不需要大量的掃描過程,因此提高了測量效率,而且也減小了環(huán)境對它的影響。此項技術(shù)能夠測量距離、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物體,反射回來后經(jīng)過分光棱鏡合成后,由色散元件分光至探測器,記錄頻域上的干涉信號。此光譜信號包含了被測表面的信息,如果此時被測物體是薄膜,則薄膜的厚度也包含在這光譜信號當(dāng)中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測量的速度結(jié)合起來,形成了一種精度高而且速度快的測量方法。
為了分析白光反射光譜的測量范圍,開展了不同壁厚的靶丸殼層白光反射光譜測量實驗。圖是不同殼層厚度靶丸的白光反射光譜測量曲線,如圖所示,對于殼層厚度30μm的靶丸,其白光反射光譜各譜峰非常密集、干涉級次數(shù)值大;此外,由于靶丸殼層的吸收,壁厚較大的靶丸信號強度相對較弱。隨著靶丸殼層厚度的進一步增加,其白光反射光譜各譜峰將更加密集,難以實現(xiàn)對各干涉譜峰波長的測量。為實現(xiàn)較大厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量,需采用紅外的寬譜光源和光譜探測器。對于殼層厚度為μm的靶丸,測量的波峰相對較少,容易實現(xiàn)靶丸殼層白光反射光譜譜峰波長的準(zhǔn)確測量;隨著靶丸殼層厚度的進一步減小,兩干涉信號之間的光程差差異非常小,以至于他們的光譜信號中只有一個干涉波峰,基于峰值探測的白光反射光譜方法難以實現(xiàn)其厚度的測量;為實現(xiàn)較小厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量,可采用紫外的寬譜光源和光譜探測器提升其探測厚度下限。 白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實現(xiàn)對薄膜厚度的在線檢測和自動控制。
白光干涉測量技術(shù),也被稱為光學(xué)低相干干涉測量技術(shù),使用的是低相干的寬譜光源,例如超輻射發(fā)光二極管、發(fā)光二極管等。同所有的光學(xué)干涉原理一樣,白光干涉同樣是通過觀察干涉圖樣的變化來分析干涉光程差的變化,進而通過各種解調(diào)方案實現(xiàn)對待測物理量的測量。采用寬譜光源的優(yōu)點是由于白光光源的相干長度很小(一般為幾微米到幾十微米之間),所有波長的零級干涉條紋重合于主極大值,即中心條紋,與零光程差的位置對應(yīng)。中心零級干涉條紋的存在使測量有了一個可靠的位置的參考值,從而只用一個干涉儀即可實現(xiàn)對被測物理量的測量,克服了傳統(tǒng)干涉儀無法實現(xiàn)測量的缺點。同時,相比于其他測量技術(shù),白光干涉測量方法還具有對環(huán)境不敏感、抗干擾能力強、測量的動態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單和成本低廉等優(yōu)點。目前,經(jīng)過幾十年的研究與發(fā)展,白光干涉技術(shù)在膜厚、壓力、溫度、應(yīng)變、位移等等測量領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以通過對干涉曲線的分析實現(xiàn)對薄膜的光學(xué)參數(shù)和厚度分布的聯(lián)合測量和分析。有哪些膜厚儀產(chǎn)品基本性能要求
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實現(xiàn)對薄膜的大范圍測量和分析。深圳高精度膜厚儀
薄膜作為重要元件,通常使用金屬、合金、化合物、聚合物等作為其主要基材,品類涵蓋光學(xué)膜、電隔膜、阻隔膜、保護膜、裝飾膜等多種功能性薄膜,廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代光學(xué)、電子、醫(yī)療、能源、建材等技術(shù)領(lǐng)域。常用薄膜的厚度范圍從納米級到微米級不等。納米和亞微米級薄膜主要是基于干涉效應(yīng)調(diào)制的光學(xué)薄膜,包括各種增透增反膜、偏振膜、干涉濾光片和分光膜等。部分薄膜經(jīng)特殊工藝處理后還具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等特性,對通訊、顯示、存儲等領(lǐng)域內(nèi)光學(xué)儀器的質(zhì)量起決定性作用[1-3],如平面顯示器使用的ITO鍍膜,太陽能電池表面的SiO2減反射膜等。微米級以上的薄膜以工農(nóng)業(yè)薄膜為主,多使用聚酯材料,具有易改性、可回收、適用范圍廣等特點。例如6微米厚度以下的電容器膜,20微米厚度以下的大部分包裝印刷用薄膜,25~38微米厚的建筑玻璃貼膜及汽車貼膜,以及厚度為25~65微米的防偽標(biāo)牌及拉線膠帶等。微米級薄膜利用其良好的延展、密封、絕緣特性,遍及食品包裝、表面保護、磁帶基材、感光儲能等應(yīng)用市場,加工速度快,市場占比高。深圳高精度膜厚儀
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