测量膜厚仪常用解决方案

时间:2024年01月26日 来源:

光纤白光干涉测量使用的是宽谱光源。在选择光源时,需要重点考虑光源的输出光功率和中心波长的稳定性。由于本文所设计的解调系统是通过测量干涉峰值的中心波长移动来实现的,因此光源中心波长的稳定性对实验结果会产生很大的影响。实验中我们选择使用由INPHENIX公司生产的SLED光源,相对于一般的宽带光源具有输出功率高、覆盖光谱范围宽等优点。该光源采用+5V的直流供电,标定中心波长为1550nm,且其输出功率在一定范围内可调。驱动电流可以达到600mA。白光干涉膜厚仪需要校准,标准样品的选择和使用至关重要。测量膜厚仪常用解决方案

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膜厚仪是一种用于测量薄膜厚度的仪器,它的测量原理是通过光学干涉原理来实现的。在测量过程中,薄膜表面发生的光学干涉现象被用来计算出薄膜的厚度。具体来说,膜厚仪通过发射一束光线照射到薄膜表面,并测量反射光的干涉现象来确定薄膜的厚度。膜厚仪的测量原理非常精确和可靠,因此在许多领域都可以得到广泛的应用。首先,薄膜工业是膜厚仪的主要应用领域之一。在薄膜工业中,膜厚仪可以用来测量各种类型的薄膜,例如光学薄膜、涂层薄膜、导电薄膜等。通过膜厚仪的测量,可以确保生产出的薄膜具有精确的厚度和质量,从而满足不同行业的需求。其次,在电子行业中,膜厚仪也扮演着重要的角色。例如,在半导体制造过程中,膜厚仪可以用来测量各种薄膜层的厚度,以确保芯片的制造质量和性能。此外,膜厚仪还可以应用于显示器件、光伏电池、电子元件等领域,为电子产品的研发和生产提供关键的技术支持。除此之外,膜厚仪还可以在材料科学、化工、生物医药等领域中发挥作用。例如,在材料科学研究中,膜厚仪可以用来测量不同材料的薄膜厚度,从而帮助科研人员了解材料的性能和特性。在化工生产中,膜厚仪可以用来监测涂层薄膜的厚度,以确保产品的质量和稳定性。光干涉膜厚仪行情Michelson干涉仪的光路长度支配了精度。

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自上世纪60年代开始,西方的工业生产线广泛应用基于X及β射线、近红外光源开发的在线薄膜测厚系统。随着质检需求的不断增长,20世纪70年代后,电涡流、超声波、电磁电容、晶体振荡等多种膜厚测量技术相继问世。90年代中期,随着离子辅助、离子束溅射、磁控溅射、凝胶溶胶等新型薄膜制备技术的出现,光学检测技术也不断更新迭代,以椭圆偏振法和光度法为主导的高精度、低成本、轻便、高速稳固的光学检测技术迅速占领日用电器和工业生产市场,并发展出了个性化定制产品的能力。对于市场占比较大的微米级薄膜,除了要求测量系统具有百纳米级的测量准确度和分辨率之外,还需要在存在不规则环境干扰的工业现场下具备较高的稳定性和抗干扰能力。

傅里叶变换是白光频域解调方法中一种低精度的信号解调方法。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出,用于低精度光纤法布里-珀罗传感器的解调。因此,该解调方案的原理是通过傅里叶变换得到频域的峰值频率从而获得光程差,进而得到待测物理量的信息。傅里叶变换解调方案的优点是解调速度较快,受干扰信号的影响较小。但是其测量精度较低。根据数字信号处理FFT(快速傅里叶变换)理论,若输入光源波长范围为λ1,λ2,则所测光程差的理论小分辨率为λ1λ2/(λ2−λ1),所以此方法主要应用于对解调精度要求不高的场合。傅里叶变换白光干涉法是对傅里叶变换法的改进。该方法总结起来就是对采集到的光谱信号做傅里叶变换,然后滤波、提取主频信号后进行逆傅里叶变换,然后做对数运算,并取其虚部做相位反包裹运算,由获得的相位得到干涉仪的光程差。该方法经过实验证明其测量精度比傅里叶变换高。白光干涉膜厚仪的应用非常广,特别是在半导体、光学、电子和化学等领域。

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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。为了探测两个光束之间的零光程差位置,需要使用精密Z向运动台带动干涉镜头作垂直扫描运动,或移动载物台。在垂直扫描过程中,可以用探测器记录下干涉光强,得到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。通过干涉图像序列中某波长处的白光信号强度随光程差变化的示意图,可以找到光强极大值位置,即为零光程差位置。通过精确确定零光程差位置,可以实现样品表面相对位移的精密测量。同时,通过确定最大值对应的Z向位置,也可以获得被测样品表面的三维高度。白光干涉膜厚测量技术可以对薄膜的表面和内部进行联合测量和分析。膜厚仪传感器精度

当光路长度增加,仪器的分辨率越高,也越容易受到静态振动等干扰因素的影响,需采取一些减小噪声的措施。测量膜厚仪常用解决方案

在激光惯性约束核聚变实验中,靶丸的物性参数和几何参数对靶丸制备工艺改进和仿真模拟核聚变实验过程至关重要。然而,如何对靶丸多个参数进行同步、高精度、无损的综合检测是激光惯性约束核聚变实验中的关键问题。虽然已有多种薄膜厚度及折射率的测量方法,但仍然无法满足激光核聚变技术对靶丸参数测量的高要求。此外,靶丸的参数测量存在以下问题:不能对靶丸进行破坏性切割测量,否则被破坏的靶丸无法用于后续工艺处理或打靶实验;需要同时测得靶丸的多个参数,因为不同参数的单独测量无法提供靶丸制备和核聚变反应过程中发生的结构变化的现象和规律,并且效率低下、没有统一的测量标准。由于靶丸属于自支撑球形薄膜结构,曲面应力大、难以展平,因此靶丸与基底不能完全贴合,可在微观区域内视作类薄膜结构。测量膜厚仪常用解决方案

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