在納米量級薄膜的各項相關(guān)參數中，薄膜材料的厚度是薄膜設計和制備過(guò)程中的重要參數，是決定薄膜性質(zhì)和性能的基本參量之一，它對于薄膜的光學(xué)、力學(xué)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(jīng)過(guò)眾多科研技術(shù)人員的探索和研究，新的薄膜厚度測量理論和測量技術(shù)不斷涌現，測量方法實(shí)現了從手動(dòng)到自動(dòng)，有損到無(wú)損測量。由于待測薄膜材料的性質(zhì)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(xué)原理的測量技術(shù)應用。相比于其他方法，光學(xué)測量方法因為具有精度高，速度快，無(wú)損測量等優(yōu)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。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對薄膜的厚度和形貌進(jìn)行聯(lián)合測量和分析。崇明區工廠(chǎng)膜厚儀
本章主要介紹了基于白光反射光譜和白光垂直掃描干涉聯(lián)用的靶丸殼層折射率測量方法。該方法利用白光反射光譜測量靶丸殼層光學(xué)厚度，利用白光垂直掃描干涉技術(shù)測量光線(xiàn)通過(guò)靶丸殼層后的光程增量，二者聯(lián)立即可求得靶丸折射率和厚度數據。在實(shí)驗數據處理方面，為解決白光干涉光譜中波峰位置難以精確確定和單極值點(diǎn)判讀可能存在干涉級次誤差的問(wèn)題，提出MATLAB曲線(xiàn)擬合測定極值點(diǎn)波長(cháng)以及利用干涉級次連續性進(jìn)行干涉級次判定的數據處理方法。應用碳氫(CH)薄膜對測量結果的可靠性進(jìn)行了實(shí)驗驗證。高頻膜厚儀定做白光干涉膜厚測量技術(shù)可以通過(guò)對干涉曲線(xiàn)的分析實(shí)現對薄膜的厚度和形貌的聯(lián)合測量和分析。
白光干涉時(shí)域解調方案需要借助機械掃描部件帶動(dòng)干涉儀的反射鏡移動(dòng)，補償光程差，實(shí)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(gè)未知的光程，參考臂則通過(guò)移動(dòng)反射鏡來(lái)實(shí)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(shí)，即兩干涉光束為等光程的時(shí)候，出現干涉極大值，可以觀(guān)察到中心零級干涉條紋，而這一現象與外界的干擾因素無(wú)關(guān)，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(huán)境的擾動(dòng)會(huì )影響輸出信號的強度，但是對零級干涉條紋的位置不會(huì )產(chǎn)生影響。
為限度提高靶丸內爆壓縮效率，期望靶丸所有幾何參數、物性參數均為理想球對稱(chēng)狀態(tài)。因此，需要對靶丸殼層厚度分布進(jìn)行精密的檢測。靶丸殼層厚度常用的測量手法有X射線(xiàn)顯微輻照法、激光差動(dòng)共焦法、白光干涉法等。下面分別介紹了各個(gè)方法的特點(diǎn)與不足，以及各種測量方法的應用領(lǐng)域。白光干涉法[30]是以白光作為光源，寬光譜的白光準直后經(jīng)分光棱鏡分成兩束光，一束光入射到參考鏡。一束光入射到待測樣品。由計算機控制壓電陶瓷(PZT)沿Z軸方向進(jìn)行掃描，當兩路之間的光程差為零時(shí)，在分光棱鏡匯聚后再次被分成兩束，一束光通過(guò)光纖傳輸，并由光譜儀收集，另一束則被傳遞到CCD相機，用于樣品觀(guān)測。利用光譜分析算法對干涉信號圖進(jìn)行分析得到薄膜的厚度。該方法能應用靶丸殼層壁厚的測量，但是該測量方法需要已知靶丸殼層材料的折射率，同時(shí)，該方法也難以實(shí)現靶丸殼層厚度分布的測量。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以通過(guò)對干涉曲線(xiàn)的分析實(shí)現對薄膜的光學(xué)參數測量。
常用白光垂直掃描干涉系統的原理示意圖，入射的白光光束通過(guò)半反半透鏡進(jìn)入到顯微干涉物鏡后，被分光鏡分成兩部分，一個(gè)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(guò)分光鏡后，再次匯聚發(fā)生干涉，干涉光通過(guò)透鏡后，利用電荷耦合器(CCD)可探測整個(gè)視場(chǎng)內雙白光光束的干涉圖像。利用Z向精密位移臺帶動(dòng)干涉鏡頭或樣品臺Z向掃描，可獲得一系列的干涉圖像。根據干涉圖像序列中對應點(diǎn)的光強隨光程差變化曲線(xiàn)，可得該點(diǎn)的Z向相對位移；然后，由CCD圖像中每個(gè)像素點(diǎn)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。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應用于光學(xué)通信中的薄膜透過(guò)率測量。智能膜厚儀制造公司
白光干涉膜厚測量技術(shù)的精度可以達到納米級別。崇明區工廠(chǎng)膜厚儀
白光干涉光譜分析是目前白光干涉測量的一個(gè)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變成為對不同波長(cháng)光譜的測量。通過(guò)分析被測物體的光譜特性，就能夠得到相應的長(cháng)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(guò)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(guò)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(lái)后經(jīng)過(guò)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(shí)被測物體是薄膜，則薄膜的厚度也包含在這光譜信號當中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測量的速度結合起來(lái)，形成了一種精度高而且速度快的測量方法。崇明區工廠(chǎng)膜厚儀