高采样速率膜厚仪详情

时间:2023年11月17日 来源:

    基于白光干涉光谱单峰值波长移动的锗膜厚度测量方案研究:在对比研究目前常用的白光干涉测量方案的基础上,我们发现当两干涉光束的光程差非常小导致其干涉光谱只有一个干涉峰时,常用的基于两相邻干涉峰间距的解调方案不再适用。为此,我们提出了适用于极小光程差的基于干涉光谱单峰值波长移动的测量方案。干涉光谱的峰值波长会随着光程差的增大出现周期性的红移和蓝移,当光程差在较小范围内变化时,峰值波长的移动与光程差成正比。根据这一原理,搭建了光纤白光干涉温度传感系统对这一测量解调方案进行验证,得到了光纤端面半导体锗薄膜的厚度。实验结果显示锗膜的厚度为,与台阶仪测量结果存在,这是因为薄膜表面本身并不光滑,台阶仪的测量结果只能作为参考值。锗膜厚度测量误差主要来自光源的波长漂移和温度控制误差。白光干涉膜厚测量技术可以应用于光学元件制造中的薄膜厚度控制。高采样速率膜厚仪详情

干涉测量法[9-10]是基于光的干涉原理实现对薄膜厚度测量的光学方法,是一种高精度的测量技术。采用光学干涉原理的测量系统一般具有结构简单,成本低廉,稳定性好,抗干扰能力强,使用范围广等优点。对于大多数的干涉测量任务,都是通过薄膜表面和基底表面之间产生的干涉条纹的形状和分布规律,来研究干涉装置中待测物理量引入的光程差或者是位相差的变化,从而达到测量目的。光学干涉测量方法的测量精度可达到甚至优于纳米量级,而利用外差干涉进行测量,其精度甚至可以达到10-3nm量级[11]。根据所使用光源的不同,干涉测量方法又可以分为激光干涉测量和白光干涉测量两大类。激光干涉测量的分辨率更高,但是不能实现对静态信号的测量,只能测量输出信号的变化量或者是连续信号的变化,即只能实现相对测量。而白光干涉是通过对干涉信号中心条纹的有效识别来实现对物理量的测量,是一种测量方式,在薄膜厚度的测量中得到了广泛的应用。高采样速率膜厚仪详情白光干涉膜厚测量技术的精度可以达到纳米级别。

白光干涉频域解调顾名思义是在频域分析解调信号,测量装置与时域解调装置几乎相同,只需把光强测量装置换为光谱仪或者是CCD,接收到的信号是光强随着光波长的分布。由于时域解调中接收到的信号是一定范围内所有波长的光强叠加,因此将频谱信号中各个波长的光强叠加,即可得到与它对应的时域接收信号。由此可见,频域的白光干涉条纹不仅包含了时域白光干涉条纹的所有信息,还包含了时域干涉条纹中没有的波长信息。在频域干涉中,当两束相干光的光程差远大于光源的相干长度时,仍可以在光谱仪上观察到频域干涉条纹。这是由于光谱仪内部的光栅具有分光作用,能够将宽谱光变成窄带光谱,从而增加了光谱的相干长度。这一解调技术的优点就是在整个测量系统中没有使用机械扫描部件,从而在测量的稳定性和可靠性上得到很大的提高。常见的频域解调方法有峰峰值检测法、傅里叶解调法以及傅里叶变换白光干涉解调法等。

本章主要介绍了基于白光反射光谱和白光垂直扫描干涉联用的靶丸壳层折射率测量方法。该方法利用白光反射光谱测量靶丸壳层光学厚度,利用白光垂直扫描干涉技术测量光线通过靶丸壳层后的光程增量,二者联立即可求得靶丸折射率和厚度数据。在实验数据处理方面,为解决白光干涉光谱中波峰位置难以精确确定和单极值点判读可能存在干涉级次误差的问题,提出MATLAB曲线拟合测定极值点波长以及利用干涉级次连续性进行干涉级次判定的数据处理方法。应用碳氢(CH)薄膜对测量结果的可靠性进行了实验验证。白光干涉膜厚测量技术可以应用于纳米制造中的薄膜厚度测量。

    薄膜作为重要元件,通常使用金属、合金、化合物、聚合物等作为其主要基材,品类涵盖光学膜、电隔膜、阻隔膜、保护膜、装饰膜等多种功能性薄膜,广泛应用于现代光学、电子、医疗、能源、建材等技术领域。常用薄膜的厚度范围从纳米级到微米级不等。纳米和亚微米级薄膜主要是基于干涉效应调制的光学薄膜,包括各种增透增反膜、偏振膜、干涉滤光片和分光膜等。部分薄膜经特殊工艺处理后还具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特性,对通讯、显示、存储等领域内光学仪器的质量起决定性作用[1-3],如平面显示器使用的ITO镀膜,太阳能电池表面的SiO2减反射膜等。微米级以上的薄膜以工农业薄膜为主,多使用聚酯材料,具有易改性、可回收、适用范围广等特点。例如6微米厚度以下的电容器膜,20微米厚度以下的大部分包装印刷用薄膜,25~38微米厚的建筑玻璃贴膜及汽车贴膜,以及厚度为25~65微米的防伪标牌及拉线胶带等。微米级薄膜利用其良好的延展、密封、绝缘特性,遍及食品包装、表面保护、磁带基材、感光储能等应用市场,加工速度快,市场占比高。白光干涉膜厚测量技术可以应用于生物医学中的薄膜生物学特性分析。本地膜厚仪

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在初始相位为零的情况下,当被测光与参考光之间的光程差为零时,光强度将达到最大值。为探测两个光束之间的零光程差位置,需要精密Z向运动台带动干涉镜头作垂直扫描运动或移动载物台,垂直扫描过程中,用探测器记录下干涉光强,可得白光干涉信号强度与Z向扫描位置(两光束光程差)之间的变化曲线。干涉图像序列中某波长处的白光信号强度随光程差变化示意图,曲线中光强极大值位置即为零光程差位置,通过零过程差位置的精密定位,即可实现样品表面相对位移的精密测量;通过确定最大值对应的Z向位置可获得被测样品表面的三维高度。高采样速率膜厚仪详情

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