薄膜膜厚仪产品原理

自上世纪60年代起，利用X及β射线、近红外光源开发的在线薄膜测厚系统广泛应用于西方先进国家的工业生产线中。到20世纪70年代后，为满足日益增长的质检需求，电涡流、电磁电容、超声波、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取得巨大突破，以椭圆偏振法和光度法为展示的光学检测技术以高精度、低成本、轻便环保、高速稳固为研发方向不断迭代更新，迅速占领日用电器及工业生产市场，并发展出依据用户需求个性化定制产品的能力。其中，对于市场份额占比较大的微米级薄膜，除要求测量系统不仅具有百纳米级的测量准确度及分辨力以外，还要求测量系统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。总结，白光干涉膜厚仪是一种应用广、具有高精度和可靠性的薄膜厚度测量仪器。薄膜膜厚仪产品原理

微纳制造技术的发展推动着检测技术进入微纳领域，微结构和薄膜结构作为微纳器件的重要部分，在半导体、航天航空、医学、现代制造等领域得到了广泛应用。由于微小和精细的特征，传统的检测方法无法满足要求。白光干涉法被广泛应用于微纳检测领域，具有非接触、无损伤、高精度等特点。另外，光谱测量具有高效率和测量速度快的优点。因此，这篇文章提出了一种白光干涉光谱测量方法，并构建了相应的测量系统。相比传统的白光扫描干涉方法，这种方法具有更强的环境噪声抵御能力，并且测量速度更快。薄膜膜厚仪产品原理通过测量反射光的干涉来计算膜层厚度，利用膜层与底材的反射率和相位差来实现测量。

该文主要研究了以半导体锗和贵金属金两种材料为对象，实现纳米级薄膜厚度准确测量的可行性，主要涉及三种方法，分别是白光干涉法、表面等离子体共振法和外差干涉法。由于不同材料薄膜的特性不同，所适用的测量方法也不同。对于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半导体锗膜，选择采用白光干涉的测量方法；而对于厚度更薄的金膜，其折射率为复数，且能够激发表面等离子体效应，因此采用基于表面等离子体共振的测量方法。为了进一步提高测量精度，论文还研究了外差干涉测量法，通过引入高精度的相位解调手段并检测P光和S光之间的相位差来提高厚度测量的精度。

白光扫描干涉法利用白光作为光源，通过压电陶瓷驱动参考镜进行扫描，将干涉条纹扫过被测面，并通过感知相干峰位置来获取表面形貌信息。测量原理如图1-5所示。然而，在对薄膜进行测量时，其上下表面的反射会导致提取出的白光干涉信号呈现双峰形式，变得更为复杂。此外，由于白光扫描干涉法需要进行扫描过程，因此测量时间较长，且易受外界干扰。基于图像分割技术的薄膜结构测试方法能够自动分离双峰干涉信号，从而实现对薄膜厚度的测量。白光干涉膜厚仪需要进行校准，并选择合适的标准样品。

为了提高靶丸内爆压缩效率，需要确保靶丸所有几何参数和物性参数都符合理想的球对称状态，因此需要对靶丸壳层厚度分布进行精密检测。常用的测量手法有X射线显微辐照法、激光差动共焦法和白光干涉法等。白光干涉法是以白光作为光源，分成入射到参考镜和待测样品的两束光，在计算机管控下进行扫描和干涉信号分析，得到膜的厚度信息。该方法适用于靶丸壳层厚度的测量，但需要已知壳层材料的折射率，且难以实现靶丸壳层厚度分布的测量。Michelson干涉仪的光路长度支配了精度。薄膜膜厚仪产品原理

操作需要一定的专业素养和经验，需要进行充分的培训和实践。薄膜膜厚仪产品原理

白光干涉在零光程差处，出现零级干涉条纹，随着光程差的增加，光源谱宽范围内的每条谱线各自形成的干涉条纹之间互有偏移，叠加的整体效果使条纹对比度下降。测量精度高，可以实现测量,采用白光干涉原理的测量系统的抗干扰能力强，动态范围大，具有快速检测和结构紧凑等优点。普通的激光干涉与白光干涉之间虽然有差别，但也有许多相似之处。可以说，白光干涉实际上就是将白光看作一系列理想的单色光在时域上的相干叠加，在频域上观察到的就是不同波长对应的干涉光强变化曲线。薄膜膜厚仪产品原理