薄膜作為改善器件性能的重要途徑,被廣泛應用于現代光學、電子、醫療、能源、建材等技術領域。受薄膜制備工藝及生產環境影響,成品薄膜存在厚度分布不均、表面粗糙度大等問題,導致其光學及物理性能達不到設計要求,嚴重影響成品的性能及應用。隨著薄膜生產技術的迅速發展,準確測量和科學評價薄膜特性作為研究熱點,也引起產業界的高度重視。厚度作為關鍵指標直接影響薄膜工作特性,合理監控薄膜厚度對于及時調整生產工藝參數、降低加工成本、提高生產效率及企業競爭力等具有重要作用和深遠意義。然而,對于市場份額占比大的微米級工業薄膜,除要求測量系統不僅具有百納米級的測量精度之外,還要求具備體積小、穩定性好的特點,以適應工業現場環境的在線檢測需求。目前光學薄膜測厚方法仍無法兼顧高精度、輕小體積,以及合理的系統成本,而具備納米級測量分辨力的商用薄膜測厚儀器往往價格昂貴、體積較大,且無法響應工業生產現場的在線測量需求。基于以上分析,本課題提出基于反射光譜原理的高精度工業薄膜厚度測量解決方案,研制小型化、低成本的薄膜厚度測量系統,并提出無需標定樣品的高效穩定的膜厚計算算法。研發的系統可以實現微米級工業薄膜的厚度測量。 白光干涉膜厚測量技術可以應用于光學薄膜設計中的薄膜參數測量。奉賢區有哪些膜厚儀
針對靶丸自身獨特的特點及極端實驗條件需求,使得靶丸參數的測試工作變得異常復雜。如何精確地測定靶丸的光學參數,一直是激光聚變研究者非常關注的課題。由于光學測量方法具有無損、非接觸、測量效率高、操作簡便等優越性,靶丸參數測量通常采用光學測量方式。常用的光學參數測量手段很多,目前,常用于測量靶丸幾何參數或光學參數的測量方法有白光干涉法、光學顯微干涉法、激光差動共焦法等。靶丸殼層折射率是沖擊波分時調控實驗研究中的重要參數,因此,精密測量靶丸殼層折射率十分有意義。而常用的折射率測量方法[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。奉賢區有哪些膜厚儀白光干涉膜厚測量技術可以應用于激光加工中的薄膜吸收率測量。
論文所研究的鍺膜厚度約300nm,導致其白光干涉輸出光譜只有一個干涉峰,此時常規基于相鄰干涉峰間距解調的方案(如峰峰值法等)將不再適用。為此,我們提出了一種基于單峰值波長移動的白光干涉測量方案,并設計搭建了膜厚測量系統。溫度測量實驗結果表明,峰值波長與溫度變化之間具有良好的線性關系。利用該測量方案,我們測得實驗用鍺膜的厚度為338.8nm,實驗誤差主要來自于溫度控制誤差和光源波長漂移。論文通過對納米級薄膜厚度的測量方案研究,實現了對鍺膜和金膜的厚度測量。論文主要的創新點是提出了白光干涉單峰值波長移動的解調方案,并將其應用于極短光程差的測量。
白光干涉時域解調方案需要借助機械掃描部件帶動干涉儀的反射鏡移動,補償光程差,實現對信號的解調[44-45]。系統基本結構如圖2-1所示。光纖白光干涉儀的兩輸出臂分別作為參考臂和測量臂,作用是將待測的物理量轉換為干涉儀兩臂的光程差變化。測量臂因待測物理量而增加了一個未知的光程,參考臂則通過移動反射鏡來實現對測量臂引入的光程差的補償。當干涉儀兩臂光程差ΔL=0時,即兩干涉光束為等光程的時候,出現干涉極大值,可以觀察到中心零級干涉條紋,而這一現象與外界的干擾因素無關,因而可據此得到待測物理量的值。干擾輸出信號強度的因素包括:入射光功率、光纖的傳輸損耗、各端面的反射等。外界環境的擾動會影響輸出信號的強度,但是對零級干涉條紋的位置不會產生影響。白光干涉膜厚測量技術可以通過對干涉圖像的分析實現對不同材料的薄膜的聯合測量和分析。
采用峰峰值法處理光譜數據時,被測光程差的分辨率取決于光譜儀或CCD的分辨率。我們只需獲得相鄰的兩干涉峰值處的波長信息即可得出光程差,不必關心此波長處的光強大小,從而降低數據處理的難度。也可以利用多組相鄰的干涉光譜極值對應的波長來分別求出光程差,然后再求平均值作為測量光程差,這樣可以提高該方法的測量精度。但是,峰峰值法存在著一些缺點:當使用寬帶光源作為輸入光源時,接收光譜中不可避免地疊加有與光源同分布的背景光,從而引起峰值處波長的改變,引入測量誤差。同時,當兩干涉信號之間的光程差很小,導致其干涉光譜只有一個干涉峰的時候,此法便不再適用。白光干涉膜厚測量技術可以實現對薄膜的非接觸式測量。工廠膜厚儀推薦
白光干涉膜厚測量技術可以通過對干涉圖像的分析實現對不同材料的薄膜的測量和分析。奉賢區有哪些膜厚儀
基于表面等離子體共振傳感的測量方案,利用共振曲線的三個特征參量—共振角、半高寬和反射率小值,通過反演計算得到待測金屬薄膜的厚度。該測量方案可同時得到金屬薄膜的介電常數和厚度,操作方法簡單。我們利用Kretschmann型結構的表面等離子體共振實驗系統,測得金膜在入射光波長分別為632.8nm和652.1nm時的共振曲線,由此得到金膜的厚度為55.2nm。由于該方案是一種強度測量方案,測量精度受環境影響較大,且測量結果存在多值性的問題,所以我們進一步對偏振外差干涉的改進方案進行了理論分析,根據P光和S光之間相位差的變化實現厚度測量。奉賢區有哪些膜厚儀
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