高精度膜厚仪常用解决方案

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。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。高精度膜厚仪常用解决方案

在激光惯性约束聚变（ICF）物理实验中，靶丸壳层折射率、厚度以及其分布参数是非常关键的参数。因此，实现对靶丸壳层折射率、厚度及其分布的精密测量对精密ICF物理实验研究非常重要。由于靶丸尺寸微小、结构特殊、测量精度要求高，因此如何实现对靶丸壳层折射率及其厚度分布的精密测量是靶参数测量技术研究中的重要内容。本文针对这一需求，开展了基于白光干涉技术的靶丸壳层折射率及厚度分布测量技术研究。精确测量靶丸壳层折射率、厚度及其分布是激光惯性约束聚变中至关重要的，对于ICF物理实验的研究至关重要。由于靶丸特殊的结构和微小的尺寸，以及测量的高精度要求，如何实现靶丸壳层折射率及其厚度分布的精密测量是靶参数测量技术研究中的重要目标。本文就此需求开展了基于白光干涉技术的靶丸壳层折射率及厚度分布测量技术的研究。薄膜膜厚仪常见问题白光干涉膜厚测量技术的优化需要对实验方法和算法进行改进。

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。

在白光干涉中，当光程差为零时，会出现零级干涉条纹。随着光程差的增加，光源谱宽范围内的每条谱线形成的干涉条纹之间会发生偏移，叠加后整体效果导致条纹对比度降低。白光干涉原理的测量系统精度高，可以进行测量。采用白光干涉原理的测量系统具有抗干扰能力强、动态范围大、快速检测和结构简单紧凑等优点。虽然普通的激光干涉与白光干涉有所区别，但它们也具有许多共同之处。我们可以将白光看作一系列理想的单色光在时域上的相干叠加，而在频域上观察到的就是不同波长对应的干涉光强变化曲线。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；

2e(n₂²一n₁²sin2i)^1/2＋δ’=kλ，k=1,2,3,4,5...(1)

2e(n₂²一n₁²sin2i)^1/2＋δ’=（2k＋1）λ/2，k=0，1,2,3,4，...（2）

当膜的厚度e与波长A不可比拟时，有下列情况出现：(1)膜厚e远远大于波长^时，由于由同一波列分解出来的2列波的光程差已超过相干民度．因而不能相遇，故不能发生干涉…，没有明纹或暗纹出现．(2)膜厚e远远小于波长^时，相干条件(1)，(2)式中e一0，2相干光束之间的光程差已主要受半波损失d7的影响，而膜厚e和入射角i实际上对光程差已没有贡献．若半波损失∥存在，就发生相消干涉，反之，就发生相长干涉…，故观察到的要么全是明纹，要么全是暗纹． Michelson干涉仪的光路长度是影响仪器精度的重要因素。膜厚仪产品原理

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。高精度膜厚仪常用解决方案

常用白光垂直扫描干涉系统的原理：入射的白光光束通过半反半透镜进入到显微干涉物镜后，被分光镜分成两部分，一个部分入射到固定的参考镜，一部分入射到样品表面，当参考镜表面和样品表面的反射光通过分光镜后，再次汇聚产生干涉条纹，干涉光通过透镜后，利用电荷耦合器(CCD)可探测整个视场内双白光光束的干涉图像。利用Z向精密位移台带动干涉镜头或样品台Z向扫描，可获得一系列的干涉图像。根据干涉图像序列中对应点的光强随光程差变化曲线，可得该点的Z向相对位移；然后，由CCD图像中每个像素点光强最大值对应的Z向位置获得被测样品表面的三维形貌。高精度膜厚仪常用解决方案