針對微米級工業(yè)薄膜厚度測量，研究了基于寬光譜干涉的反射式法測量方法。根據(jù)薄膜干涉及光譜共聚焦原理，綜合考慮成本、穩(wěn)定性、體積等因素要求，研制了滿足工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測量系統(tǒng)。根據(jù)波長分辨下的薄膜反射干涉光譜模型，結(jié)合經(jīng)典模態(tài)分解和非均勻傅里葉變換思想，提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法，能有效利用全光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確提取相位變化，對由環(huán)境噪聲帶來的假頻干擾，具有很好的抗干擾性。通過對PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片，PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測量實驗對系統(tǒng)性能進(jìn)行了驗證，結(jié)果表明測厚系統(tǒng)具有1~75μm厚度的測量量程，μm.的測量不確定度。由于無需對焦，可在10ms內(nèi)完成單次測量，滿足工業(yè)級測量高效便捷的應(yīng)用要求。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以在不同環(huán)境下進(jìn)行測量。閔行區(qū)品牌膜厚儀

目前，應(yīng)用的顯微干涉方式主要有Mirau顯微干涉和Michelson顯微干涉兩張方式。如圖2-5(a)所示Mirau型顯微干涉結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中物鏡和被測樣品之間有兩塊平板，一個是涂覆有高反射膜的平板作為參考鏡，另一塊涂覆半透半反射膜的平板作為分光棱鏡，由于參考鏡位于物鏡和被測樣品之間，從而使物鏡外殼更加緊湊，工作距離相對而言短一些，其倍率一般為10-50倍，Mirau顯微干涉物鏡參考端使用與測量端相同顯微物鏡，因此沒有額外的光程差。景德鎮(zhèn)膜厚儀性價比高白光干涉膜厚測量技術(shù)可以通過對干涉曲線的分析實現(xiàn)對薄膜的光學(xué)參數(shù)測量。

光纖白光干涉測量使用的是寬譜光源。光源的輸出光功率和中心波長的穩(wěn)定性是光源選取時需要重點(diǎn)考慮的參數(shù)。論文所設(shè)計的解調(diào)系統(tǒng)是通過檢測干涉峰值的中心波長的移動實現(xiàn)的，所以光源中心波長的穩(wěn)定性將對實驗結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。實驗中我們所選用的光源是由INPHENIX公司生產(chǎn)的SLED光源，相對于一般的寬帶光源具有輸出功率高、覆蓋光譜范圍寬等特點(diǎn)。該光源采用+5V的直流供電，標(biāo)定中心波長為1550nm，且其輸出功率在一定范圍內(nèi)是可調(diào)的，驅(qū)動電流可以達(dá)到600mA。

白光干涉光譜分析是目前白光干涉測量的一個重要方向，此項技術(shù)主要是利用光譜儀將對條紋的測量轉(zhuǎn)變成為對不同波長光譜的測量。通過分析被測物體的光譜特性，就能夠得到相應(yīng)的長度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術(shù)，它不需要大量的掃描過程，因此提高了測量效率，而且也減小了環(huán)境對它的影響。此項技術(shù)能夠測量距離、位移、塊狀材料的群折射率以及多層薄膜厚度。白干干涉光譜法是基于頻域干涉的理論，采用白光作為寬波段光源，經(jīng)過分光棱鏡，被分成兩束光，這兩束光分別入射到參考面和被測物體，反射回來后經(jīng)過分光棱鏡合成后，由色散元件分光至探測器，記錄頻域上的干涉信號。此光譜信號包含了被測表面的信息，如果此時被測物體是薄膜，則薄膜的厚度也包含在這光譜信號當(dāng)中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測量的速度結(jié)合起來，形成了一種精度高而且速度快的測量方法。該技術(shù)可以通過測量干涉曲線來計算薄膜的厚度。

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?？梢哉f，白光干涉實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。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)涂層中的薄膜反射率測量。景德鎮(zhèn)膜厚儀性價比高

白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實現(xiàn)對薄膜的在線檢測和控制。閔行區(qū)品牌膜厚儀

自上世紀(jì)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(yīng)用于西方先進(jìn)國家的工業(yè)生產(chǎn)線中。20世紀(jì)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(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)取得巨大突破，以橢圓偏振法和光度法為展示的光學(xué)檢測技術(shù)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(lǐng)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(zhǔn)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。閔行區(qū)品牌膜厚儀

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