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光谱法是以光的干涉效应为基础的一种薄膜厚度测量方法 ,分为反射法和透射法两类[12]。入射光在薄膜-基底-薄膜界面上的反射和透射会引起多光束干涉效应,不同特性的薄膜材料的反射率和透过率曲线是不同的,并且在全光谱范围内与厚度之间是一一对应关系。因此,根据这一光谱特性可以得到薄膜的厚度以及光学参数。光谱法的优点是可以同时测量多个参数且可以有效的排除解的多值性,测量范围广,是一种无损测量技术;缺点是对样品薄膜表面条件的依赖性强,测量稳定性较差,因而测量精度不高;对于不同材料的薄膜需要使用不同波段的光源等。目前,这种方法主要应用于有机薄膜的厚度测量。总的来说,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。国内膜厚仪欢迎选购
自1986年E.Wolf证明了相关诱导光谱的变化以来 ,人们在理论和实验上展开了讨论和研究。结果表明,动态的光谱位移可以产生新的滤波器,应用于光学信号处理和加密领域。在论文中,我们提出的基于白光干涉光谱单峰值波长移动的解调方案,可以用于当光程差非常小导致其干涉光谱只有一个干涉峰时的信号解调,实现纳米薄膜厚度测量。在频域干涉中,当干涉光程差超过光源相干长度的时候,仍然可以观察到干涉条纹。出现这种现象的原因是白光光源的光谱可以看成是许多单色光的叠加,每一列单色光的相干长度都是无限的。当我们使用光谱仪来接收干涉光谱时,由于光谱仪光栅的分光作用,将宽光谱的白光变成了窄带光谱,从而使相干长度发生变化。苏州膜厚仪价格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。
白光干涉时域解调方案需要借助机械扫描部件带动干涉仪的反射镜移动 ,补偿光程差,实现对信号的解调[44-45]。系统基本结构如图2-1所示。光纤白光干涉仪的两输出臂分别作为参考臂和测量臂,作用是将待测的物理量转换为干涉仪两臂的光程差变化。测量臂因待测物理量而增加了一个未知的光程,参考臂则通过移动反射镜来实现对测量臂引入的光程差的补偿。当干涉仪两臂光程差ΔL=0时,即两干涉光束为等光程的时候,出现干涉极大值,可以观察到中心零级干涉条纹,而这一现象与外界的干扰因素无关,因而可据此得到待测物理量的值。干扰输出信号强度的因素包括:入射光功率、光纤的传输损耗、各端面的反射等。外界环境的扰动会影响输出信号的强度,但是对零级干涉条纹的位置不会产生影响。
白光扫描干涉法采用白光为光源 ,压电陶瓷驱动参考镜进行扫描 ,干涉条纹扫过被测面,通过感知相干峰位置来获得表面形貌信息。测量原理图如图1-5所示。而对于薄膜的测量,上下表面形貌、粗糙度、厚度等信息能通过一次测量得到,但是由于薄膜上下表面的反射,会使提取出来的白光干涉信号出现双峰形式,变得更复杂。另外,由于白光扫描法需要扫描过程,因此测量时间较长而且易受外界干扰。基于图像分割技术的薄膜结构测试方法,实现了对双峰干涉信号的自动分离,实现了薄膜厚度的测量。白光干涉膜厚测量技术可以应用于光学元件制造中的薄膜厚度管控。
干涉法作为面扫描方式可以一次性对薄膜局域内的厚度进行解算 ,适用于对面型整体形貌特征要求较高的测量对象。干涉法算法在于相位信息的提取,借助多种复合算法通常可以达到纳米级的测量准确度。然而主动干涉法对条纹稳定性不佳,光学元件表面的不清洁、光照度不均匀、光源不稳定、外界气流震动干扰等因素均可能影响干涉图的完整性[39],使干涉图样中包含噪声和部分区域的阴影,给后期处理带来困难。除此之外,干涉法系统精度的来源——精密移动及定位部件也增加了系统的成本,高精度的干涉仪往往较为昂贵。工作原理是基于膜层与底材反射率及相位差,通过测量反射光的干涉来计算膜层厚度。国内膜厚仪欢迎选购
这种膜厚仪可以测量大气压下 。国内膜厚仪欢迎选购
极值法求解过程计算简单 ,速度快,同时确定薄膜的多个光学常数及解决多值性问题,测试范围广,但没有考虑薄膜均匀性和基底色散的因素,以至于精度不够高。此外,由于受曲线拟合精度的限制,该方法对膜厚的测量范围有要求,通常用这种方法测量的薄膜厚度应大于200nm且小于10μm,以确保光谱信号中的干涉波峰数恰当。全光谱拟合法是基于客观条件或基本常识来设置每个拟合参数上限、下限,并为该区域的薄膜生成一组或多组光学参数及厚度的初始值,引入适合的色散模型,再根据麦克斯韦方程组的推导。这样求得的值自然和实际的透过率和反射率(通过光学系统直接测量的薄膜透射率或反射率)有所不同,建立评价函数,当计算的透过率/反射率与实际值之间的偏差小时,我们就可以认为预设的初始值就是要测量的薄膜参数。国内膜厚仪欢迎选购
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