微米级膜厚仪
薄膜在现代光学、电子、医疗、能源和建材等技术领域得到广泛应用，可以提高器件性能。但是由于薄膜制备工艺和生产环境等因素的影响，成品薄膜存在厚度分布不均和表面粗糙度大等问题，导致其光学和物理性能无法达到设计要求，严重影响其性能和应用。因此，需要开发出精度高、体积小、稳定性好的测量系统以满足微米级工业薄膜的在线检测需求。当前的光学薄膜测厚方法无法同时兼顾高精度、轻小体积和合理的成本，而具有纳米级测量分辨率的商用薄膜测厚仪器价格昂贵、体积大，无法满足工业生产现场的在线测量需求。因此，提出了一种基于反射光谱原理的高精度工业薄膜厚度测量解决方案，研发了小型化、低成本的薄膜厚度测量系统，并提出了一种无需标定样品的高效稳定的膜厚计算算法。该系统可以实现微米级工业薄膜的厚度测量。标准样品的选择和使用对于保持仪器准确度至关重要。微米级膜厚仪
利用包络线法计算薄膜的光学常数和厚度，但还存在很多不足，包络线法需要产生干涉波动，要求在测量波段内存在多个干涉极值点，且干涉极值点足够多，精度才高。理想的包络线是根据联合透射曲线的切点建立的，在没有正确方法建立包络线时，通常使用抛物线插值法建立，这样造成的误差较大。包络法对测量对象要求高，如果薄膜较薄或厚度不足情况下，会造成干涉条纹减少，干涉波峰个数较少，要利用干涉极值点建立包络线就越困难，且利用抛物线插值法拟合也很困难，从而降低该方法的准确度。其次，薄膜吸收的强弱也会影响该方法的准确度，对于吸收较强的薄膜，随干涉条纹减少，极大值与极小值包络线逐渐汇聚成一条曲线，该方法就不再适用。因此，包络法适用于膜层较厚且弱吸收的样品。国产膜厚仪设备生产该仪器的工作原理是通过测量反射光的干涉来计算膜层厚度，基于反射率和相位差。
由于不同性质和形态的薄膜对测量量程和精度的需求不相同，因此多种测量方法各有优缺点，难以笼统评估。测量特点总结如表1-1所示，针对薄膜厚度不同，适用的测量方法分别为椭圆偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。对于小于1μm的薄膜，白光干涉轮廓仪的测量精度较低，分光光度法和椭圆偏振法较为适用；而对于小于200nm的薄膜，椭圆偏振法结果更可靠，因为透过率曲线缺少峰谷值。光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或半透明薄膜。通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样，可以得到待测薄膜厚度。本章详细研究了白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性，并得出了基于两个相邻干涉峰的白光干涉解调方案不适用于极短光程差测量的结论。在此基础上，提出了一种基于干涉光谱单峰值波长移动的白光干涉测量解调技术。
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。随着技术的不断进步和应用领域的扩展，白光干涉膜厚仪的性能和功能将不断提高和拓展。
白光扫描干涉法可以避免色光相移干涉法测量的局限性。该方法利用白光作为光源，由于白光是一种宽光谱的光源，相干长度相对较短，因此发生干涉的位置范围很小。在白光干涉时，存在一个确定的零位置，当测量光和参考光的光程相等时，所有波长的光均会发生相长干涉，此时可以观察到一个明亮的零级条纹，同时干涉信号也达到最大值。通过分析这个干涉信号，可以得到被测物体的几何形貌。白光扫描干涉术是通过测量干涉条纹来完成的，而干涉条纹的清晰度直接影响测试精度。因此，为了提高精度，需要更为复杂的光学系统，这使得条纹的测量变得费力费时。广泛应用于半导体、光学、电子、化学等领域，为研究和开发提供了有力的手段。微米级膜厚仪
白光干涉膜厚仪可以配合不同的软件进行分析和数据处理，例如建立数据库、统计数据等。微米级膜厚仪
白光干涉光谱分析是目前白光干涉测量的一个重要方向。此项技术通过使用光谱仪将对条纹的测量转变为对不同波长光谱的测量，分析被测物体的光谱特性，得到相应的长度信息和形貌信息。与白光扫描干涉术相比，它不需要大量的扫描过程，因此提高了测量效率，并减小了环境对其影响。此项技术能够测量距离、位移、块状材料的群折射率以及多层薄膜厚度等。白光干涉光谱分析基于频域干涉的理论，采用白光作为宽波段光源，经过分光棱镜折射为两束光。这两束光分别经由参考面和被测物体入射，反射后再次汇聚合成，并由色散元件分光至探测器，记录频域干涉信号。这个光谱信号包含了被测表面信息，如果此时被测物体是薄膜，则薄膜的厚度也包含在光谱信号当中。白光干涉光谱分析将白光干涉和光谱测量的速度结合起来，形成了一种精度高且速度快的测量方法。微米级膜厚仪