白光干涉的相干原理早在1975年就被提出,并在1976年實現了在光纖通信領域中的應用。1983年,Brian Culshaw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。這項研究成果證明了白光干涉技術可以用于測量能夠轉換成位移的物理參量。此后的幾年中,白光干涉技術應用于溫度、壓力等的研究也相繼被報道。自上世紀90年代以來,白光干涉技術得到了快速發展,提供了更多實現測量的解決方案。近年來,由于傳感器設計和研制的進步,信號處理的新方案提出,以及傳感器的多路復用等技術的發展,使白光干涉測量技術的發展更加迅***光干涉膜厚測量技術可以實現對薄膜的在線檢測和控制;小型膜厚儀價格走勢
在納米量級薄膜的各項相關參數中 ,薄膜材料的厚度是薄膜設計和制備過程中的重要參數,是決定薄膜性質和性能的基本參量之一,它對于薄膜的光學、力學和電磁性能等都有重要的影響[3]。但是由于納米量級薄膜的極小尺寸及其突出的表面效應,使得對其厚度的準確測量變得困難。經過眾多科研技術人員的探索和研究,新的薄膜厚度測量理論和測量技術不斷涌現,測量方法實現了從手動到自動,有損到無損測量。由于待測薄膜材料的性質不同,其適用的厚度測量方案也不盡相同。對于厚度在納米量級的薄膜,利用光學原理的測量技術應用。相比于其他方法,光學測量方法因為具有精度高,速度快,無損測量等優勢而成為主要的檢測手段。其中具有代表性的測量方法有橢圓偏振法,干涉法,光譜法,棱鏡耦合法等。高精度膜厚儀誠信合作隨著技術的進步和應用領域的拓展,白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和擴展 。
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。
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可以實現對薄膜的快速測量和分析;
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。我們只需要獲取相鄰的兩個干涉峰值處的波長信息,即可確定光程差,不必關心此波長處的光強大小,從而降低了數據處理難度。此外,也可以利用多組相鄰干涉光譜極值對應的波長分別求出光程差,然后再求平均值作為測量結果,以提高該方法的測量精度。但是,峰峰值法存在著一些缺點:當使用寬帶光源時,不可避免地會有與光源同分布的背景光疊加在接收光譜中,從而引起峰值處波長的改變,從而引入測量誤差。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時,此法便不再適用。可測量大氣壓下薄膜厚度在1納米到1毫米之間。原裝膜厚儀安裝操作注意事項
總的來說,白光干涉膜厚儀是一種應用廣、具有高精度和可靠性的薄膜厚度測量儀器。小型膜厚儀價格走勢
光具有相互疊加的特性,發生干涉的兩束光在一些地方振動加強,而在另一些地方振動減弱,并產生規則的明暗交替變化。干涉測量需要滿足三個相干條件:頻率一致、振動方向一致、相位差穩定一致。與激光光源相比,白光光源的相干長度較短,通常在幾微米到幾十微米內。白光干涉的條紋有一個固定的位置,對應于光程差為零的平衡位置,并在該位置白光輸出光強度具有最大值。通過探測光強最大值,可以實現樣品表面位移的精密測量。白光垂直掃描干涉、白光反射光譜等技術,具有抗干擾能力強、穩定性好、動態范圍大、結構簡單、成本低廉等優點,并廣泛應用于薄膜三維形貌測量和薄膜厚度精密測量等領域。小型膜厚儀價格走勢