白光干涉法和激光光源相比具有短相干長度的特點(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,因此不會產(chǎn)生干擾條紋。同時,白光干涉產(chǎn)生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置,避免了干涉級次不確定的問題。本文基于白光干涉原理對單層透明薄膜厚度測量進(jìn)行了研究,特別是對厚度小于光源相干長度的薄膜進(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)驗中測試薄膜厚度的儀器,并利用白光干涉原理對位移量進(jìn)行了標(biāo)定。 白光干涉膜厚儀可以配合不同的軟件進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理,例如建立數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。品牌膜厚儀招商加盟
白光干涉在零光程差處 ,出現(xiàn)零級干涉條紋,隨著光程差的增加,光源譜寬范圍內(nèi)的每條譜線各自形成的干涉條紋之間互有偏移,疊加的整體效果使條紋對比度下降。測量精度高,可以實(shí)現(xiàn)測量,采用白光干涉原理的測量系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng),動態(tài)范圍大,具有快速檢測和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。普通的激光干涉與白光干涉之間雖然有差別,但也有很多的共同之處。可以說,白光干涉實(shí)際上就是將白光看作一系列理想的單色光在時域上的相干疊加,在頻域上觀察到的就是不同波長對應(yīng)的干涉光強(qiáng)變化曲線。本地膜厚儀工廠隨著技術(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;
對同一靶丸的相同位置進(jìn)行白光垂直掃描干涉實(shí)驗,如圖4-3所示。通過控制光學(xué)輪廓儀的運(yùn)動機(jī)構(gòu)帶動干涉物鏡在垂直方向上移動,測量光線穿過靶丸后反射到參考鏡與到達(dá)基底后直接反射回參考鏡的光線之間的光程差。顯然,越偏離靶丸中心的光線測得的有效壁厚越大,其光程差也越大,但這并不表示靶丸殼層的厚度。只有當(dāng)垂直穿過靶丸中心的光線測得的光程差才對應(yīng)于靶丸的上、下殼層的厚度。因此,在進(jìn)行白光垂直掃描干涉實(shí)驗時,需要選擇穿過靶丸中心的光線位置進(jìn)行測量,這樣才能準(zhǔn)確地測量靶丸殼層的厚度。此外,通過控制干涉物鏡在垂直方向上移動,可以測量出不同位置的厚度值,從而得到靶丸殼層厚度的空間分布情況。
自上世紀(jì)60年代開始,西方的工業(yè)生產(chǎn)線廣泛應(yīng)用基于X及β射線、近紅外光源開發(fā)的在線薄膜測厚系統(tǒng)。隨著質(zhì)檢需求的不斷增長,20世紀(jì)70年代后,電渦流、超聲波、電磁電容、晶體振蕩等多種膜厚測量技術(shù)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(shù)的出現(xiàn),光學(xué)檢測技術(shù)也不斷更新迭代,以橢圓偏振法和光度法為主導(dǎo)的高精度、低成本、輕便、高速穩(wěn)固的光學(xué)檢測技術(shù)迅速占領(lǐng)日用電器和工業(yè)生產(chǎn)市場,并發(fā)展出了個性化定制產(chǎn)品的能力。對于市場占比較大的微米級薄膜,除了要求測量系統(tǒng)具有百納米級的測量準(zhǔn)確度和分辨率之外,還需要在存在不規(guī)則環(huán)境干擾的工業(yè)現(xiàn)場下具備較高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。白光干涉膜厚儀需要校準(zhǔn)。
自1986年E.Wolf證明了相關(guān)誘導(dǎo)光譜的變化以來 ,人們在理論和實(shí)驗上展開了討論和研究。結(jié)果表明,動態(tài)的光譜位移可以產(chǎn)生新的濾波器,應(yīng)用于光學(xué)信號處理和加密領(lǐng)域。在論文中,我們提出的基于白光干涉光譜單峰值波長移動的解調(diào)方案,可以用于當(dāng)光程差非常小導(dǎo)致其干涉光譜只有一個干涉峰時的信號解調(diào),實(shí)現(xiàn)納米薄膜厚度測量。在頻域干涉中,當(dāng)干涉光程差超過光源相干長度的時候,仍然可以觀察到干涉條紋。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是白光光源的光譜可以看成是許多單色光的疊加,每一列單色光的相干長度都是無限的。當(dāng)我們使用光譜儀來接收干涉光譜時,由于光譜儀光柵的分光作用,將寬光譜的白光變成了窄帶光譜,從而使相干長度發(fā)生變化。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對不同材料的薄膜進(jìn)行測量;品牌膜厚儀設(shè)備生產(chǎn)
總結(jié),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量儀器。品牌膜厚儀招商加盟
光學(xué)測厚方法結(jié)合了光學(xué)、機(jī)械、電子和計算機(jī)圖像處理技術(shù),以光波長為測量基準(zhǔn),從原理上保證了納米級的測量精度。由于光學(xué)測厚是非接觸式的測量方法,因此被用于精密元件表面形貌及厚度的無損測量。針對薄膜厚度的光學(xué)測量方法,可以按照光吸收、透反射、偏振和干涉等不同光學(xué)原理分為分光光度法、橢圓偏振法、干涉法等多種測量方法。不同的測量方法各有優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。因此,有一些研究采用了多通道式復(fù)合測量法,結(jié)合多種測量方法,例如橢圓偏振法和光度法結(jié)合的光譜橢偏法,彩色共焦光譜干涉和白光顯微干涉的結(jié)合法等。品牌膜厚儀招商加盟