測量膜厚儀企業(yè)

白光干涉時域解調(diào)方案通過機械掃描部件驅(qū)動干涉儀的反射鏡移動，補償光程差，實現(xiàn)對信號的解調(diào)。該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。光纖白光干涉儀的兩個輸出臂分別作為參考臂和測量臂，用于將待測的物理量轉(zhuǎn)換為干涉儀兩臂的光程差變化。測量臂因待測物理量的變化而增加未知光程差，參考臂則通過移動反射鏡來補償測量臂所引入的光程差。當干涉儀兩臂光程差ΔL=0時，即兩個干涉光束的光程相等時，將出現(xiàn)干涉極大值，觀察到中心零級干涉條紋，這種現(xiàn)象與外界的干擾因素無關(guān)，因此可以利用它來獲取待測物理量的值。會影響輸出信號強度的因素包括：入射光功率、光纖的傳輸損耗、各端面的反射等。雖然外界環(huán)境的擾動會影響輸出信號的強度，但對于零級干涉條紋的位置并不會造成影響。

隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用領(lǐng)域的擴展，白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和拓展。測量膜厚儀企業(yè)

白光干涉測量技術(shù)，也被稱為光學(xué)低相干干涉測量技術(shù)，使用的是低相干的寬譜光源，例如發(fā)光二極管、超輻射發(fā)光二極管等。同所有的光學(xué)干涉原理一樣，白光干涉同樣是通過觀察干涉圖樣的變化來分析干涉光程差的變化，進而通過各種解調(diào)方案實現(xiàn)對待測物理量的測量。采用寬譜光源的優(yōu)點是由于白光光源的相干長度很?。ㄒ话銥閹孜⒚椎綆资⒚字g），所有波長的零級干涉條紋重合于主極大值，即中心條紋，與零光程差的位置對應(yīng)。中心零級干涉條紋的存在使測量有了一個可靠的位置的參考值，從而只用一個干涉儀即可實現(xiàn)對被測物理量的測量，克服了傳統(tǒng)干涉儀無法實現(xiàn)測量的缺點。同時，相比于其他測量技術(shù),白光干涉測量方法還具有對環(huán)境不敏感、抗干擾能力強、測量的動態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單和成本低廉等優(yōu)點。目前，經(jīng)過幾十年的研究與發(fā)展，白光干涉技術(shù)在膜厚、壓力、應(yīng)變、溫度、位移等等測量領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。高精度膜厚儀的精度隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，其性能和功能會得到提高和擴展。

干涉測量法是一種基于光的干涉原理實現(xiàn)對薄膜厚度測量的光學(xué)方法，是一種高精度的測量技術(shù)，其采用光學(xué)干涉原理的測量系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、穩(wěn)定性高、抗干擾能力強、使用范圍廣等優(yōu)點。對于大多數(shù)干涉測量任務(wù)，都是通過分析薄膜表面和基底表面之間產(chǎn)生的干涉條紋的形狀和分布規(guī)律，來研究待測物理量引入的光程差或位相差的變化，從而實現(xiàn)測量目的。光學(xué)干涉測量方法的測量精度可達到甚至優(yōu)于納米量級，利用外差干涉進行測量，其精度甚至可以達到10^-3 nm量級。根據(jù)所使用的光源不同，干涉測量方法可分為激光干涉測量和白光干涉測量兩大類。激光干涉測量的分辨率更高，但不能實現(xiàn)對靜態(tài)信號的測量，只能測量輸出信號的變化量或連續(xù)信號的變化，即只能實現(xiàn)相對測量。而白光干涉是通過對干涉信號中心條紋的有效識別來實現(xiàn)對物理量的測量，是一種測量方式，在薄膜厚度測量中得到了廣泛的應(yīng)用。

自上世紀60年代開始，西方的工業(yè)生產(chǎn)線廣泛應(yīng)用基于X及β射線、近紅外光源開發(fā)的在線薄膜測厚系統(tǒng)。隨著質(zhì)檢需求的不斷增長，20世紀70年代后，電渦流、超聲波、電磁電容、晶體振蕩等多種膜厚測量技術(shù)相繼問世。90年代中期，隨著離子輔助、離子束濺射、磁控濺射、凝膠溶膠等新型薄膜制備技術(shù)的出現(xiàn)，光學(xué)檢測技術(shù)也不斷更新迭代，以橢圓偏振法和光度法為主導(dǎo)的高精度、低成本、輕便、高速穩(wěn)固的光學(xué)檢測技術(shù)迅速占領(lǐng)日用電器和工業(yè)生產(chǎn)市場，并發(fā)展出了個性化定制產(chǎn)品的能力。對于市場占比較大的微米級薄膜，除了要求測量系統(tǒng)具有百納米級的測量準確度和分辨率之外，還需要在存在不規(guī)則環(huán)境干擾的工業(yè)現(xiàn)場下具備較高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。白光干涉膜厚儀是一種可用于測量透明和平行表面薄膜厚度的儀器。

薄膜在現(xiàn)代光學(xué)、電子、醫(yī)療、能源和建材等技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，可以提高器件性能。但是由于薄膜制備工藝和生產(chǎn)環(huán)境等因素的影響，成品薄膜存在厚度分布不均和表面粗糙度大等問題，導(dǎo)致其光學(xué)和物理性能無法達到設(shè)計要求，嚴重影響其性能和應(yīng)用。因此，需要開發(fā)出精度高、體積小、穩(wěn)定性好的測量系統(tǒng)以滿足微米級工業(yè)薄膜的在線檢測需求。當前的光學(xué)薄膜測厚方法無法同時兼顧高精度、輕小體積和合理的成本，而具有納米級測量分辨率的商用薄膜測厚儀器價格昂貴、體積大，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的在線測量需求。因此，提出了一種基于反射光譜原理的高精度工業(yè)薄膜厚度測量解決方案，研發(fā)了小型化、低成本的薄膜厚度測量系統(tǒng)，并提出了一種無需標定樣品的高效穩(wěn)定的膜厚計算算法。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)微米級工業(yè)薄膜的厚度測量。通過測量反射光的干涉來計算膜層厚度，利用膜層與底材的反射率和相位差來實現(xiàn)測量。高速膜厚儀產(chǎn)品基本性能要求

白光干涉膜厚儀需要進行校準，并選擇合適的標準樣品。測量膜厚儀企業(yè)

極值法求解過程計算簡單，速度快，同時能確定薄膜的多個光學(xué)常數(shù)并解決多值性問題，測試范圍廣，但沒有考慮薄膜均勻性和基底色散的因素，因此精度不夠高。此外，由于受曲線擬合精度的限制，該方法對膜厚的測量范圍有要求，通常用于測量薄膜厚度大于200納米且小于10微米的情況，以確保光譜信號中的干涉波峰數(shù)適當。全光譜擬合法是基于客觀條件或基本常識來設(shè)置每個擬合參數(shù)上限、下限，并為該區(qū)域的薄膜生成一組或多組光學(xué)參數(shù)及厚度的初始值，引入適合的色散模型，再通過麥克斯韋方程組的推導(dǎo)得到結(jié)果。該方法能判斷預(yù)設(shè)的初始值是否為要測量的薄膜參數(shù)，建立評價函數(shù)來計算透過率/反射率與實際值之間的偏差。只有當計算出的透過率/反射率與實際值之間的偏差很小時，我們才能認為預(yù)設(shè)的初始值就是要測量的薄膜參數(shù)。測量膜厚儀企業(yè)