測(cè)量膜厚儀企業(yè)

白光干涉時(shí)域解調(diào)方案通過(guò)機(jī)械掃描部件驅(qū)動(dòng)干涉儀的反射鏡移動(dòng)，補(bǔ)償光程差，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的解調(diào)。該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。光纖白光干涉儀的兩個(gè)輸出臂分別作為參考臂和測(cè)量臂，用于將待測(cè)的物理量轉(zhuǎn)換為干涉儀兩臂的光程差變化。測(cè)量臂因待測(cè)物理量的變化而增加未知光程差，參考臂則通過(guò)移動(dòng)反射鏡來(lái)補(bǔ)償測(cè)量臂所引入的光程差。當(dāng)干涉儀兩臂光程差ΔL=0時(shí)，即兩個(gè)干涉光束的光程相等時(shí)，將出現(xiàn)干涉極大值，觀(guān)察到中心零級(jí)干涉條紋，這種現(xiàn)象與外界的干擾因素?zé)o關(guān)，因此可以利用它來(lái)獲取待測(cè)物理量的值。會(huì)影響輸出信號(hào)強(qiáng)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。雖然外界環(huán)境的擾動(dòng)會(huì)影響輸出信號(hào)的強(qiáng)度，但對(duì)于零級(jí)干涉條紋的位置并不會(huì)造成影響。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和拓展。測(cè)量膜厚儀企業(yè)

白光干涉測(cè)量技術(shù)，也被稱(chēng)為光學(xué)低相干干涉測(cè)量技術(shù)，使用的是低相干的寬譜光源，例如發(fā)光二極管、超輻射發(fā)光二極管等。同所有的光學(xué)干涉原理一樣，白光干涉同樣是通過(guò)觀(guān)察干涉圖樣的變化來(lái)分析干涉光程差的變化，進(jìn)而通過(guò)各種解調(diào)方案實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物理量的測(cè)量。采用寬譜光源的優(yōu)點(diǎn)是由于白光光源的相干長(zhǎng)度很小（一般為幾微米到幾十微米之間），所有波長(zhǎng)的零級(jí)干涉條紋重合于主極大值，即中心條紋，與零光程差的位置對(duì)應(yīng)。中心零級(jí)干涉條紋的存在使測(cè)量有了一個(gè)可靠的位置的參考值，從而只用一個(gè)干涉儀即可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物理量的測(cè)量，克服了傳統(tǒng)干涉儀無(wú)法實(shí)現(xiàn)測(cè)量的缺點(diǎn)。同時(shí)，相比于其他測(cè)量技術(shù),白光干涉測(cè)量方法還具有對(duì)環(huán)境不敏感、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。目前，經(jīng)過(guò)幾十年的研究與發(fā)展，白光干涉技術(shù)在膜厚、壓力、應(yīng)變、溫度、位移等等測(cè)量領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。高精度膜厚儀的精度隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，其性能和功能會(huì)得到提高和擴(kuò)展。

干涉測(cè)量法是一種基于光的干涉原理實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜厚度測(cè)量的光學(xué)方法，是一種高精度的測(cè)量技術(shù)，其采用光學(xué)干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)、使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于大多數(shù)干涉測(cè)量任務(wù)，都是通過(guò)分析薄膜表面和基底表面之間產(chǎn)生的干涉條紋的形狀和分布規(guī)律，來(lái)研究待測(cè)物理量引入的光程差或位相差的變化，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量目的。光學(xué)干涉測(cè)量方法的測(cè)量精度可達(dá)到甚至優(yōu)于納米量級(jí)，利用外差干涉進(jìn)行測(cè)量，其精度甚至可以達(dá)到10^-3 nm量級(jí)。根據(jù)所使用的光源不同，干涉測(cè)量方法可分為激光干涉測(cè)量和白光干涉測(cè)量?jī)纱箢?lèi)。激光干涉測(cè)量的分辨率更高，但不能實(shí)現(xiàn)對(duì)靜態(tài)信號(hào)的測(cè)量，只能測(cè)量輸出信號(hào)的變化量或連續(xù)信號(hào)的變化，即只能實(shí)現(xiàn)相對(duì)測(cè)量。而白光干涉是通過(guò)對(duì)干涉信號(hào)中心條紋的有效識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的測(cè)量，是一種測(cè)量方式，在薄膜厚度測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用。

自上世紀(jì)60年代開(kāi)始，西方的工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)廣泛應(yīng)用基于X及β射線(xiàn)、近紅外光源開(kāi)發(fā)的在線(xiàn)薄膜測(cè)厚系統(tǒng)。隨著質(zhì)檢需求的不斷增長(zhǎng)，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(cè)量技術(shù)相繼問(wèn)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(cè)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(cè)技術(shù)迅速占領(lǐng)日用電器和工業(yè)生產(chǎn)市場(chǎng)，并發(fā)展出了個(gè)性化定制產(chǎn)品的能力。對(duì)于市場(chǎng)占比較大的微米級(jí)薄膜，除了要求測(cè)量系統(tǒng)具有百納米級(jí)的測(cè)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(chǎng)下具備較高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。白光干涉膜厚儀是一種可用于測(cè)量透明和平行表面薄膜厚度的儀器。

薄膜在現(xiàn)代光學(xué)、電子、醫(yī)療、能源和建材等技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，可以提高器件性能。但是由于薄膜制備工藝和生產(chǎn)環(huán)境等因素的影響，成品薄膜存在厚度分布不均和表面粗糙度大等問(wèn)題，導(dǎo)致其光學(xué)和物理性能無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)重影響其性能和應(yīng)用。因此，需要開(kāi)發(fā)出精度高、體積小、穩(wěn)定性好的測(cè)量系統(tǒng)以滿(mǎn)足微米級(jí)工業(yè)薄膜的在線(xiàn)檢測(cè)需求。當(dāng)前的光學(xué)薄膜測(cè)厚方法無(wú)法同時(shí)兼顧高精度、輕小體積和合理的成本，而具有納米級(jí)測(cè)量分辨率的商用薄膜測(cè)厚儀器價(jià)格昂貴、體積大，無(wú)法滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的在線(xiàn)測(cè)量需求。因此，提出了一種基于反射光譜原理的高精度工業(yè)薄膜厚度測(cè)量解決方案，研發(fā)了小型化、低成本的薄膜厚度測(cè)量系統(tǒng)，并提出了一種無(wú)需標(biāo)定樣品的高效穩(wěn)定的膜厚計(jì)算算法。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)微米級(jí)工業(yè)薄膜的厚度測(cè)量。通過(guò)測(cè)量反射光的干涉來(lái)計(jì)算膜層厚度，利用膜層與底材的反射率和相位差來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量。高速膜厚儀產(chǎn)品基本性能要求

白光干涉膜厚儀需要進(jìn)行校準(zhǔn)，并選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)樣品。測(cè)量膜厚儀企業(yè)

極值法求解過(guò)程計(jì)算簡(jiǎn)單，速度快，同時(shí)能確定薄膜的多個(gè)光學(xué)常數(shù)并解決多值性問(wèn)題，測(cè)試范圍廣，但沒(méi)有考慮薄膜均勻性和基底色散的因素，因此精度不夠高。此外，由于受曲線(xiàn)擬合精度的限制，該方法對(duì)膜厚的測(cè)量范圍有要求，通常用于測(cè)量薄膜厚度大于200納米且小于10微米的情況，以確保光譜信號(hào)中的干涉波峰數(shù)適當(dāng)。全光譜擬合法是基于客觀(guān)條件或基本常識(shí)來(lái)設(shè)置每個(gè)擬合參數(shù)上限、下限，并為該區(qū)域的薄膜生成一組或多組光學(xué)參數(shù)及厚度的初始值，引入適合的色散模型，再通過(guò)麥克斯韋方程組的推導(dǎo)得到結(jié)果。該方法能判斷預(yù)設(shè)的初始值是否為要測(cè)量的薄膜參數(shù)，建立評(píng)價(jià)函數(shù)來(lái)計(jì)算透過(guò)率/反射率與實(shí)際值之間的偏差。只有當(dāng)計(jì)算出的透過(guò)率/反射率與實(shí)際值之間的偏差很小時(shí)，我們才能認(rèn)為預(yù)設(shè)的初始值就是要測(cè)量的薄膜參數(shù)。測(cè)量膜厚儀企業(yè)