確定靶丸折射率及厚度的算法,由于干涉光譜信號與膜的光參量直接相關,這里主要考慮光譜分析的方法根據測量膜的反射或透射光譜進行分析計算,可獲得膜的厚度、折射率等參數。根據光譜信號分析計算膜折射率及厚度的方法主要有極值法和包絡法、全光譜擬合法。極值法測量膜厚度主要是根據薄膜反射或透射光譜曲線上的波峰的位置來計算,對于弱色散介質,折射率為恒定值,根據兩個或兩個以上的極大值點的位置,求得膜的光學厚度,若已知膜折射率即可求解膜的厚度;對于強色散介質,首先利用極值點求出膜厚度的初始值。薄膜厚度是一恒定不變值,可根據極大值點位置的光學厚度關系式獲得入射波長和折射率的對應關系,再依據薄膜材質的色散特性,引入合適的色散模型,常用的色散模型有cauchy模型、Selimeier模型、Lorenz模型等,利用折射率與入射波長的關系式,通過二乘法擬合得到色散模型的系數,即可解得任意入射波長下的折射率。白光干涉膜厚測量技術可以實現對薄膜的在線檢測和控制。延慶區膜厚儀廠家供應
自上世紀60年代起,利用X及β射線、近紅外光源開發的在線薄膜測厚系統廣泛應用于西方先進國家的工業生產線中。20世紀70年代后,為滿足日益增長的質檢需求,電渦流、電磁電容、超聲波、晶體振蕩等多種膜厚測量技術相繼問世。90年代中期,隨著離子輔助、離子束濺射、磁控濺射、凝膠溶膠等新型薄膜制備技術取得巨大突破,以橢圓偏振法和光度法為展示的光學檢測技術以高精度、低成本、輕便環保、高速穩固為研發方向不斷迭代更新,迅速占領日用電器及工業生產市場,并發展出依據用戶需求個性化定制產品的能力。其中,對于市場份額占比較大的微米級薄膜,除要求測量系統不僅具有百納米級的測量準確度及分辨力以外,還要求測量系統在存在不規則環境干擾的工業現場下,具備較高的穩定性和抗干擾能力。 阜陽常用膜厚儀白光干涉膜厚測量技術可以對薄膜的厚度、反射率、折射率等光學參數進行測量。
白光干涉的相干原理早在1975年就已經被提出,隨后于1976年在光纖通信領域中獲得了實現。1983年,BrianCulshaw的研究小組報道了白光干涉技術在光纖傳感領域中的應用。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。該研究成果證明了白光干涉技術可以被用于測量能夠轉換成位移的物理參量。此后的幾年間,白光干涉應用于溫度、壓力等的研究相繼被報道。自上世紀九十年代以來,白光干涉技術快速發展,提供了實現測量的更多的解決方案。近幾年以來,由于傳感器設計與研制的進步,信號處理新方案的提出,以及傳感器的多路復用[39]等技術的發展,使得白光干涉測量技術的發展更加迅速。
根據以上分析可知,白光干涉時域解調方案的優點是:①能夠實現測量;②抗干擾能力強,系統的分辨率與光源輸出功率的波動,光源的波長漂移以及外界環境對光纖的擾動等因素無關;③測量精度與零級干涉條紋的確定精度以及反射鏡的精度有關;④結構簡單,成本較低。但是,時域解調方法需要借助掃描部件移動干涉儀一端的反射鏡來進行相位補償,所以掃描裝置的分辨率將影響系統的精度。采用這種解調方案的測量分辨率一般是幾個微米,達到亞微米的分辨率,主要受機械掃描部件的分辨率和穩定性限制。文獻[46]所報道的位移掃描的分辨率可以達到0.54μm。當所測光程差較小時,F-P腔前后表面干涉峰值相距很近,難以區分,此時時域解調方案的應用受到限制。白光干涉膜厚測量技術的應用涵蓋了材料科學、光學制造、電子工業等多個領域。
論文主要以半導體鍺和貴金屬金兩種材料為對象,研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實現納米級薄膜厚度準確測量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同,所適用的測量方法也不同。半導體鍺膜具有折射率高,在通信波段(1550nm附近)不透明的特點,選擇采用白光干涉的測量方法;而厚度更薄的金膜的折射率為復數,且能激發明顯的表面等離子體效應,因而可借助基于表面等離子體共振的測量方法;為了進一步改善測量的精度,論文還研究了外差干涉測量法,通過引入高精度的相位解調手段,檢測P光與S光之間的相位差提升厚度測量的精度。白光干涉膜厚測量技術可以應用于光學涂層中的薄膜反射率測量。吉安膜厚儀價格走勢
該技術可以通過測量干涉曲線來計算薄膜的厚度。延慶區膜厚儀廠家供應
常用白光垂直掃描干涉系統的原理示意圖,入射的白光光束通過半反半透鏡進入到顯微干涉物鏡后,被分光鏡分成兩部分,一個部分入射到固定的參考鏡,一部分入射到樣品表面,當參考鏡表面和樣品表面的反射光通過分光鏡后,再次匯聚發生干涉,干涉光通過透鏡后,利用電荷耦合器(CCD)可探測整個視場內雙白光光束的干涉圖像。利用Z向精密位移臺帶動干涉鏡頭或樣品臺Z向掃描,可獲得一系列的干涉圖像。根據干涉圖像序列中對應點的光強隨光程差變化曲線,可得該點的Z向相對位移;然后,由CCD圖像中每個像素點光強最大值對應的Z向位置獲得被測樣品表面的三維形貌。延慶區膜厚儀廠家供應