白光干涉的相干原理早在1975年就已經(jīng)被提出,隨后于1976年在光纖通信領域中獲得了實現(xiàn)。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(tǒng)。該研究成果證明了白光干涉技術可以被用于測量能夠轉(zhuǎn)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(fā)展,提供了實現(xiàn)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(fā)展,使得白光干涉測量技術的發(fā)展更加迅光干涉膜厚測量技術的研究需要對光學理論和光學儀器有較深入的了解。孝感膜厚儀定做
白光干涉頻域解調(diào)顧名思義是在頻域分析解調(diào)信號,測量裝置與時域解調(diào)裝置幾乎相同,只需把光強測量裝置換為光譜儀或者是CCD,接收到的信號是光強隨著光波長的分布。由于時域解調(diào)中接收到的信號是一定范圍內(nèi)所有波長的光強疊加,因此將頻譜信號中各個波長的光強疊加,即可得到與它對應的時域接收信號。由此可見,頻域的白光干涉條紋不僅包含了時域白光干涉條紋的所有信息,還包含了時域干涉條紋中沒有的波長信息。在頻域干涉中,當兩束相干光的光程差遠大于光源的相干長度時,仍可以在光譜儀上觀察到頻域干涉條紋。這是由于光譜儀內(nèi)部的光柵具有分光作用,能夠?qū)捵V光變成窄帶光譜,從而增加了光譜的相干長度。這一解調(diào)技術的優(yōu)點就是在整個測量系統(tǒng)中沒有使用機械掃描部件,從而在測量的穩(wěn)定性和可靠性上得到很大的提高。常見的頻域解調(diào)方法有峰峰值檢測法、傅里葉解調(diào)法以及傅里葉變換白光干涉解調(diào)法等。永州膜厚儀誠信企業(yè)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(xiàn)對薄膜的缺陷檢測和分析。
常用白光垂直掃描干涉系統(tǒng)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(fā)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(nèi)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(jù)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。
自上世紀60年代起,利用X及β射線、近紅外光源開發(fā)的在線薄膜測厚系統(tǒng)廣泛應用于西方先進國家的工業(yè)生產(chǎn)線中。20世紀70年代后,為滿足日益增長的質(zhì)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(huán)保、高速穩(wěn)固為研發(fā)方向不斷迭代更新,迅速占領日用電器及工業(yè)生產(chǎn)市場,并發(fā)展出依據(jù)用戶需求個性化定制產(chǎn)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(tǒng)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(tǒng)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。白光干涉膜厚測量技術可以通過對干涉圖像的分析實現(xiàn)對薄膜的表面和內(nèi)部結(jié)構測量。
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(jù)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(shù)。根據(jù)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(jù)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(zhì),折射率為恒定值,根據(jù)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(zhì),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(jù)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(jù)薄膜材質(zhì)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(shù),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的應用涵蓋了材料科學、光學制造、電子工業(yè)等多個領域。岳陽膜厚儀零售價格
白光干涉膜厚測量技術可以通過對干涉圖像的分析實現(xiàn)對薄膜的形貌測量。孝感膜厚儀定做
薄膜作為一種特殊的微結(jié)構,近年來在電子學、摩擦學、現(xiàn)代光學得到了廣泛的應用,薄膜的測試技術變得越來越重要。尤其是在厚度這一特定方向上,尺寸很小,基本上都是微觀可測量。因此,在微納測量領域中,薄膜厚度的測試是一個非常重要而且很實用的研究方向。在工業(yè)生產(chǎn)中,薄膜的厚度直接關系到薄膜能否正常工作。在半導體工業(yè)中,膜厚的測量是硅單晶體表面熱氧化厚度以及平整度質(zhì)量控制的重要手段。薄膜的厚度影響薄膜的電磁性能、力學性能和光學性能等,所以準確地測量薄膜的厚度成為一種關鍵技術。孝感膜厚儀定做