高精度膜厚仪答疑解惑

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。这种膜厚仪可以测量大气压下，1 nm到1mm范围内的薄膜厚度。高精度膜厚仪答疑解惑

2e(n₂²一n₁²sin2i)^1/2＋δ’=kλ，k=1,2,3,4,5...(1)

2e(n₂²一n₁²sin2i)^1/2＋δ’=（2k＋1）λ/2，k=0，1,2,3,4，...（2）

当膜的厚度e与波长A不可比拟时，有下列情况出现：(1)膜厚e远远大于波长^时，由于由同一波列分解出来的2列波的光程差已超过相干民度．因而不能相遇，故不能发生干涉…，没有明纹或暗纹出现．(2)膜厚e远远小于波长^时，相干条件(1)，(2)式中e一0，2相干光束之间的光程差已主要受半波损失d7的影响，而膜厚e和入射角i实际上对光程差已没有贡献．若半波损失∥存在，就发生相消干涉，反之，就发生相长干涉…，故观察到的要么全是明纹，要么全是暗纹． 微米级膜厚仪一般测什么高精度的白光干涉膜厚仪通常采用Michelson干涉仪的结构。

常用白光垂直扫描干涉系统的原理：入射的白光光束通过半反半透镜进入到显微干涉物镜后，被分光镜分成两部分，一个部分入射到固定的参考镜，一部分入射到样品表面，当参考镜表面和样品表面的反射光通过分光镜后，再次汇聚产生干涉条纹，干涉光通过透镜后，利用电荷耦合器(CCD)可探测整个视场内双白光光束的干涉图像。利用Z向精密位移台带动干涉镜头或样品台Z向扫描，可获得一系列的干涉图像。根据干涉图像序列中对应点的光强随光程差变化曲线，可得该点的Z向相对位移；然后，由CCD图像中每个像素点光强最大值对应的Z向位置获得被测样品表面的三维形貌。

针对靶丸自身独特的特点及极端实验条件需求，使得靶丸参数的测试工作变得异常复杂。如何精确地测定靶丸的光学参数，一直是激光聚变研究者非常关注的课题。由于光学测量方法具有无损、非接触、测量效率高、操作简便等优越性，靶丸参数测量通常采用光学测量方式。常用的光学参数测量手段很多，目前，常用于测量靶丸几何参数或光学参数的测量方法有白光干涉法、光学显微干涉法、激光差动共焦法等。靶丸壳层折射率是冲击波分时调控实验研究中的重要参数，因此，精密测量靶丸壳层折射率十分有意义。而常用的折射率测量方法，如椭圆偏振法、折射率匹配法、白光光谱法、布儒斯特角法等。它可测量大气压下1纳米到1毫米范围内的薄膜厚度。

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。Michelson干涉仪的光路长度支配了精度。膜厚仪制造公司

操作需要一定的专业基础和经验，需要进行充分的培训和实践。高精度膜厚仪答疑解惑

在纳米量级薄膜的各项相关参数中，薄膜材料的厚度是薄膜设计和制备过程中的重要参数，是决定薄膜性质和性能的基本参量之一，它对于薄膜的力学、光学和电磁性能等都有重要的影响[3]。但是由于纳米量级薄膜的极小尺寸及其突出的表面效应，使得对其厚度的准确测量变得困难。经过众多科研技术人员的探索和研究，新的薄膜厚度测量理论和测量技术不断涌现，测量方法实现了从手动到自动，有损到无损测量。由于待测薄膜材料的性质不同，其适用的厚度测量方案也不尽相同。对于厚度在纳米量级的薄膜，利用光学原理的测量技术应用。相比于其他方法，光学测量方法因为具有精度高，速度快，无损测量等优势而成为主要的检测手段。其中具有代表性的测量方法有干涉法，光谱法，椭圆偏振法，棱镜耦合法等。高精度膜厚仪答疑解惑