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)可以對不同材料的薄膜進(jìn)行聯(lián)合測量和分析,。廣西高速膜厚儀

    在白光反射光譜探測模塊中，入射光經(jīng)過分光鏡1分光后,，一部分光通過物鏡聚焦到靶丸表面,，靶丸殼層上、下表面的反射光經(jīng)過物鏡,、分光鏡1,、聚焦透鏡、分光鏡2后,，一部分光聚焦到光纖端面并到達(dá)光譜儀探測器,，可實(shí)現(xiàn)靶丸殼層白光干涉光譜的測量，一部分光到達(dá)CCD探測器,，可獲得靶丸表面的光學(xué)圖像,。靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊和三維運(yùn)動模塊分別用于靶丸的吸附定位以及靶丸特定角度轉(zhuǎn)位以及靶丸位置的輔助調(diào)整，測量過程中,，將靶丸放置于軸系吸嘴前端,，通過微型真空泵負(fù)壓吸附于吸嘴上；然后,，移動位移平臺,，將靶丸移動至CCD視場中心，通過Z向位移臺,，使靶丸表面成像清晰,；利用光譜儀探測靶丸殼層的白光反射光譜；靶丸在軸系的帶動下,，平穩(wěn)轉(zhuǎn)位到特定角度,，由于軸系的回轉(zhuǎn)誤差，轉(zhuǎn)位后靶丸可能偏移CCD視場中心,，此時(shí)可通過調(diào)整軸系前端的調(diào)心結(jié)構(gòu)，使靶丸定點(diǎn)位于視場中心并采集其白光反射光譜,；重復(fù)以上步驟,，可實(shí)現(xiàn)靶丸特定位置或圓周輪廓白光反射光譜數(shù)據(jù)的測量。為減少外界干擾和震動而引起的測量誤差,，該裝置放置于氣浮平臺上,，通過高性能的隔振效果可保證測量結(jié)果的穩(wěn)定性。 寶山區(qū)原裝膜厚儀白光干涉膜厚測量技術(shù)的應(yīng)用涵蓋了材料科學(xué),、光學(xué)制造,、電子工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域,。

光學(xué)測厚方法集光學(xué)、機(jī)械,、電子,、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)為一體，以其光波長為測量基準(zhǔn),，從原理上保證了納米級的測量精度,。同時(shí)，光學(xué)測厚作為非接觸式的測量方法,，被廣泛應(yīng)用于精密元件表面形貌及厚度的無損測量,。其中，薄膜厚度光學(xué)測量方法按光吸收,、透反射,、偏振和干涉等光學(xué)原理可分為分光光度法、橢圓偏振法,、干涉法等多種測量方法,。不同的測量方法，其適用范圍各有側(cè)重,，褒貶不一,。因此結(jié)合多種測量方法的多通道式復(fù)合測量法也有研究，如橢圓偏振法和光度法結(jié)合的光譜橢偏法,，彩色共焦光譜干涉和白光顯微干涉的結(jié)合法等,。

    針對微米級工業(yè)薄膜厚度測量，研究了基于寬光譜干涉的反射式法測量方法,。根據(jù)薄膜干涉及光譜共聚焦原理,，綜合考慮成本、穩(wěn)定性,、體積等因素要求,，研制了滿足工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測量系統(tǒng)。根據(jù)波長分辨下的薄膜反射干涉光譜模型,，結(jié)合經(jīng)典模態(tài)分解和非均勻傅里葉變換思想,，提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法，能有效利用全光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確提取相位變化,，對由環(huán)境噪聲帶來的假頻干擾,，具有很好的抗干擾性。通過對PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片,，PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測量實(shí)驗(yàn)對系統(tǒng)性能進(jìn)行了驗(yàn)證,，結(jié)果表明測厚系統(tǒng)具有1~75μm厚度的測量量程，μm.的測量不確定度。由于無需對焦,，可在10ms內(nèi)完成單次測量,，滿足工業(yè)級測量高效便捷的應(yīng)用要求。 白光干涉膜厚測量技術(shù)可以通過對干涉曲線的分析實(shí)現(xiàn)對薄膜的厚度分布的測量和分析,。

論文所研究的鍺膜厚度約300nm,，導(dǎo)致其白光干涉輸出光譜只有一個(gè)干涉峰，此時(shí)常規(guī)基于相鄰干涉峰間距解調(diào)的方案（如峰峰值法等）將不再適用,。為此,，我們提出了一種基于單峰值波長移動的白光干涉測量方案，并設(shè)計(jì)搭建了膜厚測量系統(tǒng),。溫度測量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,，峰值波長與溫度變化之間具有良好的線性關(guān)系。利用該測量方案,，我們測得實(shí)驗(yàn)用鍺膜的厚度為338.8nm,，實(shí)驗(yàn)誤差主要來自于溫度控制誤差和光源波長漂移。論文通過對納米級薄膜厚度的測量方案研究,，實(shí)現(xiàn)了對鍺膜和金膜的厚度測量,。論文主要的創(chuàng)新點(diǎn)是提出了白光干涉單峰值波長移動的解調(diào)方案，并將其應(yīng)用于極短光程差的測量,。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對薄膜的表面和內(nèi)部進(jìn)行聯(lián)合測量和分析,。常用膜厚儀設(shè)備生產(chǎn)

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。廣西高速膜厚儀

利用包絡(luò)線法計(jì)算薄膜的光學(xué)常數(shù)和厚度,，但目前看來包絡(luò)法還存在很多不足,，包絡(luò)線法需要產(chǎn)生干涉波動，要求在測量波段內(nèi)存在多個(gè)干涉極值點(diǎn),，且干涉極值點(diǎn)足夠多,，精度才高。理想的包絡(luò)線是根據(jù)聯(lián)合透射曲線的切點(diǎn)建立的,，在沒有正確方法建立包絡(luò)線時(shí),，通常使用拋物線插值法建立，這樣造成的誤差較大,。包絡(luò)法對測量對象要求高,，如果薄膜較薄或厚度不足情況下，會造成干涉條紋減少,，干涉波峰個(gè)數(shù)較少,，要利用干涉極值點(diǎn)建立包絡(luò)線就越困難，且利用拋物線插值法擬合也很困難,，從而降低該方法的準(zhǔn)確度。其次,，薄膜吸收的強(qiáng)弱也會影響該方法的準(zhǔn)確度,，對于吸收較強(qiáng)的薄膜,，隨干涉條紋減少，極大值與極小值包絡(luò)線逐漸匯聚成一條曲線,，該方法就不再適用,。因此，包絡(luò)法適用于膜層較厚且弱吸收的樣品,。廣西高速膜厚儀