湘潭高速膜厚儀

論文主要以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對象，研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實(shí)現(xiàn)納米級薄膜厚度準(zhǔn)確測量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所適用的測量方法也不同。半導(dǎo)體鍺膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特點(diǎn)，選擇采用白光干涉的測量方法；而厚度更薄的金膜的折射率為復(fù)數(shù)，且能激發(fā)的表面等離子體效應(yīng)，因而可借助基于表面等離子體共振的測量方法；為了進(jìn)一步改善測量的精度，論文還研究了外差干涉測量法，通過引入高精度的相位解調(diào)手段，檢測P光與S光之間的相位差提升厚度測量的精度。白光干涉膜厚測量技術(shù)是一種測量薄膜厚度的方法。湘潭高速膜厚儀

常用白光垂直掃描干涉系統(tǒng)的原理示意圖，入射的白光光束通過半反半透鏡進(jìn)入到顯微干涉物鏡后，被分光鏡分成兩部分，一個(gè)部分入射到固定的參考鏡，一部分入射到樣品表面，當(dāng)參考鏡表面和樣品表面的反射光通過分光鏡后，再次匯聚發(fā)生干涉，干涉光通過透鏡后，利用電荷耦合器(CCD)可探測整個(gè)視場內(nèi)雙白光光束的干涉圖像。利用Z向精密位移臺帶動(dòng)干涉鏡頭或樣品臺Z向掃描，可獲得一系列的干涉圖像。根據(jù)干涉圖像序列中對應(yīng)點(diǎn)的光強(qiáng)隨光程差變化曲線，可得該點(diǎn)的Z向相對位移；然后，由CCD圖像中每個(gè)像素點(diǎn)光強(qiáng)最大值對應(yīng)的Z向位置獲得被測樣品表面的三維形貌。武漢小型膜厚儀白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)薄膜設(shè)計(jì)中的薄膜參數(shù)測量。

與激光光源相比以白光的寬光譜光源由于具有短相干長度的特點(diǎn)使得兩光束只有在光程差極小的情況下才能發(fā)生干涉因此不會產(chǎn)生干擾條紋。同時(shí)由于白光干涉產(chǎn)生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置避免了干涉級次不確定的問題。本文以白光干涉原理為理論基礎(chǔ)對單層透明薄膜厚度測量尤其對厚度小于光源相干長度的薄膜厚度測量進(jìn)行了研究。首先從白光干涉測量薄膜厚度的原理出發(fā)、分別詳細(xì)闡述了白光干涉原理和薄膜測厚原理。接著在金相顯微鏡的基礎(chǔ)上構(gòu)建了型垂直白光掃描系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)中測試薄膜厚度的儀器并利用白光干涉原理對的位移量進(jìn)行了標(biāo)定。

開展白光干涉理論分析，在此基礎(chǔ)詳細(xì)介紹了白光垂直掃描干涉技術(shù)和白光反射光譜技術(shù)的基本原理，完成了應(yīng)用于靶丸殼層折射率和厚度分布測量實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)及搭建。該實(shí)驗(yàn)裝置主要由白光反射光譜探測模塊、靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊、三維運(yùn)動(dòng)模塊、氣浮隔震平臺等幾部分組成，可實(shí)現(xiàn)靶丸的負(fù)壓吸附、靶丸位置的精密調(diào)整以及靶丸360°范圍的旋轉(zhuǎn)及特定角度下靶丸殼層白光反射光譜的測量?；诎坠獯怪睊呙韪缮婧桶坠夥瓷涔庾V的基本原理,建立了二者聯(lián)用的靶丸殼層折射率測量方法，該方法利用白光反射光譜測量靶丸殼層光學(xué)厚度，利用白光垂直掃描干涉技術(shù)測量光線通過靶丸殼層后的光程增量，二者聯(lián)立即可求得靶丸折射率和厚度數(shù)據(jù)。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對薄膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的測量。

論文主要以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對象，研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實(shí)現(xiàn)納米級薄膜厚度準(zhǔn)確測量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所適用的測量方法也不同。半導(dǎo)體鍺膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特點(diǎn)，選擇采用白光干涉的測量方法；而厚度更薄的金膜的折射率為復(fù)數(shù)，且能激發(fā)明顯的表面等離子體效應(yīng)，因而可借助基于表面等離子體共振的測量方法；為了進(jìn)一步改善測量的精度，論文還研究了外差干涉測量法，通過引入高精度的相位解調(diào)手段，檢測P光與S光之間的相位差提升厚度測量的精度。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于不同材料的薄膜的研究和制造中。武漢小型膜厚儀

白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對薄膜厚度的在線檢測和自動(dòng)控制。湘潭高速膜厚儀

為限度提高靶丸內(nèi)爆壓縮效率，期望靶丸所有幾何參數(shù)、物性參數(shù)均為理想球?qū)ΨQ狀態(tài)。因此，需要對靶丸殼層厚度分布進(jìn)行精密的檢測。靶丸殼層厚度常用的測量手法有X射線顯微輻照法、激光差動(dòng)共焦法、白光干涉法等。下面分別介紹了各個(gè)方法的特點(diǎn)與不足，以及各種測量方法的應(yīng)用領(lǐng)域。白光干涉法[30]是以白光作為光源，寬光譜的白光準(zhǔn)直后經(jīng)分光棱鏡分成兩束光，一束光入射到參考鏡。一束光入射到待測樣品。由計(jì)算機(jī)控制壓電陶瓷(PZT)沿Z軸方向進(jìn)行掃描，當(dāng)兩路之間的光程差為零時(shí)，在分光棱鏡匯聚后再次被分成兩束，一束光通過光纖傳輸，并由光譜儀收集，另一束則被傳遞到CCD相機(jī)，用于樣品觀測。利用光譜分析算法對干涉信號圖進(jìn)行分析得到薄膜的厚度。該方法能應(yīng)用靶丸殼層壁厚的測量，但是該測量方法需要已知靶丸殼層材料的折射率，同時(shí)，該方法也難以實(shí)現(xiàn)靶丸殼層厚度分布的測量。湘潭高速膜厚儀