微米级膜厚仪测量仪

针对微米级工业薄膜厚度测量 ，研究了基于宽光谱干涉的反射式法测量方法。根据薄膜干涉及光谱共聚焦原理 ，综合考虑成本、稳定性、体积等因素要求，研制了满足工业应用的小型薄膜厚度测量系统。根据波长分辨下的薄膜反射干涉光谱模型，结合经典模态分解和非均匀傅里叶变换思想，提出了一种基于相位功率谱分析的膜厚解算算法，能有效利用全光谱数据准确提取相位变化，对由环境噪声带来的假频干扰，具有很好的抗干扰性。通过对PVC标准厚度片，PCB板芯片膜层及锗基SiO2膜层的测量实验对系统性能进行了验证，结果表明测厚系统具有1~75μm厚度的测量量程，μm.的测量不确定度。由于无需对焦，可在10ms内完成单次测量，满足工业级测量高效便捷的应用要求。随着技术的进步和应用领域的拓展，白光干涉膜厚仪的性能和功能将不断提升和扩展。微米级膜厚仪测量仪

薄膜作为改善器件性能的重要途径，被广泛应用于现代光学 、电子 、医疗、能源、建材等技术领域。受薄膜制备工艺及生产环境影响，成品薄膜存在厚度分布不均、表面粗糙度大等问题，导致其光学及物理性能达不到设计要求，严重影响成品的性能及应用。随着薄膜生产技术的迅速发展，准确测量和科学评价薄膜特性作为研究热点，也引起产业界的高度重视。厚度作为关键指标直接影响薄膜工作特性，合理监控薄膜厚度对于及时调整生产工艺参数、降低加工成本、提高生产效率及企业竞争力等具有重要作用和深远意义。然而，对于市场份额占比大的微米级工业薄膜，除要求测量系统不仅具有百纳米级的测量精度之外，还要求具备体积小、稳定性好的特点，以适应工业现场环境的在线检测需求。目前光学薄膜测厚方法仍无法兼顾高精度、轻小体积，以及合理的系统成本，而具备纳米级测量分辨力的商用薄膜测厚仪器往往价格昂贵、体积较大，且无法响应工业生产现场的在线测量需求。基于以上分析，本课题提出基于反射光谱原理的高精度工业薄膜厚度测量解决方案，研制小型化、低成本的薄膜厚度测量系统，并提出无需标定样品的高效稳定的膜厚计算算法。研发的系统可以实现微米级工业薄膜的厚度测量。膜厚仪技术指导总结，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。

薄膜是一种特殊的二维材料，由分子、原子或离子沉积在基底表面形成。近年来，随着材料科学和镀膜技术的不断发展，厚度在纳米量级（几纳米到几百纳米范围内）的薄膜研究和应用迅速增加。与体材料相比，纳米薄膜的尺寸很小，表面积与体积的比值增大，因而表面效应所表现出来的性质非常突出，对于光学性质和电学性质等具有许多独特的表现。纳米薄膜在传统光学领域中的应用越来越广，尤其是在光通讯、光学测量、传感、微电子器件、医学工程等领域有更为广阔的应用前景。

由于不同性质和形态的薄膜对系统的测量量程和精度的需求不尽相同，因而多种测量方法各有优缺，难以一概而论。将上述各测量特点总结如表1-1所示，按照薄膜厚度的增加，适用的测量方式分别为椭圆偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。对于小于1μm的较薄薄膜，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适合。而对于小于200 nm的薄膜，由于透过率曲线缺少峰谷值，椭圆偏振法结果更加可靠。基于白光干涉原理的光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或者半透明薄膜，通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样，得到待测薄膜厚度。本章在详细研究白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性的基础上，分析得到了常用的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，我们提出了基于干涉光谱单峰值波长移动的白光干涉测量解调技术。随着技术的进步和应用领域的拓展，白光干涉膜厚仪的性能和功能将不断提高和扩展。

白光光谱法克服了干涉级次的模糊识别问题 ，具有动态测量范围大，连续测量时波动范围小的特点，但在实际测量中，由于测量误差、仪器误差、拟合误差等因素，干涉级次的测量精度仍其受影响，会出现干扰级次的误判和干扰级次的跳变现象。导致公式计算得到的干扰级次m值与实际谱峰干涉级次m'(整数)之间有误差。为得到准确的干涉级次，本文依据干涉级次的连续特性设计了以下校正流程图，获得了靶丸壳层光学厚度的精确值。导入白光干涉光谱测量曲线。总之，白光干涉膜厚仪是一种应用很广的测量薄膜厚度的仪器；微米级膜厚仪设备

可测量大气压下薄膜厚度在1纳米到1毫米之间。微米级膜厚仪测量仪

通过基于表面等离子体共振传感的测量方案，结合共振曲线的三个特征参数，即共振角、半高宽和反射率小值，反演计算可以精确地得到待测金属薄膜的厚度和介电常数。该方案操作简单，利用Kretschmann型结构的表面等离子体共振实验系统即可得到共振曲线，从而得到金膜的厚度。由于该方案为一种强度测量方案，受环境影响较大，测量结果存在多值性问题，因此研究人员进一步对偏振外差干涉的改进方案进行了理论分析，从P光和S光之间相位差的变化来实现厚度测量。微米级膜厚仪测量仪