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在納米量級薄膜的各項相關(guān)參數(shù)中,薄膜材料的厚度是薄膜設(shè)計和制備過程中的重要參數(shù),,是決定薄膜性質(zhì)和性能的基本參量之一,,它對于薄膜的力學(xué)、光學(xué)和電磁性能等都有重要的影響[3],。但是由于納米量級薄膜的極小尺寸及其突出的表面效應(yīng),使得對其厚度的準確測量變得困難。經(jīng)過眾多科研技術(shù)人員的探索和研究,,新的薄膜厚度測量理論和測量技術(shù)不斷涌現(xiàn),,測量方法實現(xiàn)了從手動到自動,有損到無損測量,。由于待測薄膜材料的性質(zhì)不同,,其適用的厚度測量方案也不盡相同。對于厚度在納米量級的薄膜,,利用光學(xué)原理的測量技術(shù)應(yīng)用,。相比于其他方法,光學(xué)測量方法因為具有精度高,,速度快,,無損測量等優(yōu)勢而成為主要的檢測手段。其中具有代表性的測量方法有干涉法,,光譜法,,橢圓偏振法,棱鏡耦合法等,。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于材料科學(xué)中的薄膜微結(jié)構(gòu)分析,。薄膜干涉膜厚儀零售價格
光譜擬合法易于應(yīng)用于測量,但由于使用了迭代算法,,因此其優(yōu)缺點在很大程度上取決于所選擇的算法,。隨著遺傳算法、模擬退火算法等全局優(yōu)化算法的引入,,被用于測量薄膜參數(shù),。該方法需要一個較好的薄膜光學(xué)模型(包括色散系數(shù)、吸收系數(shù),、多層膜系統(tǒng)),,但實際測試過程中薄膜的色散和吸收的公式通常不準確,特別是對于多層膜體系,,建立光學(xué)模型非常困難,,無法用公式準確地表示出來。因此,,通常使用簡化模型,,全光譜擬合法在實際應(yīng)用中不如極值法有效。此外,,該方法的計算速度慢,,不能滿足快速計算的要求。薄膜干涉膜厚儀零售價格隨著技術(shù)的進步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,,白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和擴展,。
由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對系統(tǒng)的測量量程和精度的需求不盡相同,,因而多種測量方法各有優(yōu)劣,難以一概而論,。,,按照薄膜厚度的增加,適用的測量方式分別為分光光度法,、橢圓偏振法,、共聚焦法和干涉法。對于小于1μm的較薄薄膜,,白光干涉輪廓儀的測量精度較低,,分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對于小于200nm的薄膜,,由于透過率曲線缺少峰谷值,,橢圓偏振法結(jié)果更加可靠?;诎坠飧缮嬖淼墓鈱W(xué)薄膜厚度測量方案目前主要集中于測量透明或者半透明薄膜,,通過使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣,,得到待測薄膜厚度。本章在詳細研究白光干涉測量技術(shù)的常用解調(diào)方案,、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上,,分析得到了常用的基于兩個相鄰干涉峰的白光干涉解調(diào)方案不適用于極短光程差測量的結(jié)論,。在此基礎(chǔ)上,我們提出了基于干涉光譜單峰值波長移動的白光干涉測量解調(diào)技術(shù),。
傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中一種低精度的信號解調(diào)方法,。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出,用于低精度光纖法布里-珀羅傳感器的解調(diào),。因此,,該解調(diào)方案的原理是通過傅里葉變換得到頻域的峰值頻率從而獲得光程差,進而得到待測物理量的信息,。傅里葉變換解調(diào)方案的優(yōu)點是解調(diào)速度較快,,受干擾信號的影響較小。但是其測量精度較低,。根據(jù)數(shù)字信號處理FFT(快速傅里葉變換)理論,,若輸入光源波長范圍為λ1,λ2,則所測光程差的理論小分辨率為λ1λ2/(λ2?λ1),,所以此方法主要應(yīng)用于對解調(diào)精度要求不高的場合,。傅里葉變換白光干涉法是對傅里葉變換法的改進。該方法總結(jié)起來就是對采集到的光譜信號做傅里葉變換,,然后濾波,、提取主頻信號后進行逆傅里葉變換,,然后做對數(shù)運算,并取其虛部做相位反包裹運算,,由獲得的相位得到干涉儀的光程差,。該方法經(jīng)過實驗證明其測量精度比傅里葉變換高。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,。
根據(jù)以上分析,,白光干涉時域解調(diào)方案的優(yōu)點如下:①能夠?qū)崿F(xiàn)測量;②抗干擾能力強,,系統(tǒng)的分辨率與光源輸出功率的波動,、光源波長的漂移以及外界環(huán)境對光纖的擾動等因素無關(guān);③測量精度與零級干涉條紋的確定精度以及反射鏡的精度有關(guān),;④結(jié)構(gòu)簡單,,成本較低。但是,,時域解調(diào)方法需要借助掃描部件移動干涉儀一端的反射鏡來進行相位補償,,因此掃描裝置的分辨率會影響系統(tǒng)的精度。采用這種解調(diào)方案的測量分辨率一般在幾個微米,,要達到亞微米的分辨率則主要受機械掃描部件的分辨率和穩(wěn)定性所限制,。文獻[46]報道的位移掃描的分辨率可以達到0.54微米。然而,,當所測光程差較小時,,F(xiàn)-P腔前后表面干涉峰值相距很近,難以區(qū)分,,此時時域解調(diào)方案的應(yīng)用受到了限制,。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,。納米級膜厚儀推薦
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以通過對干涉曲線的分析實現(xiàn)對薄膜的厚度和形貌的聯(lián)合測量和分析,。薄膜干涉膜厚儀零售價格
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。薄膜干涉膜厚儀零售價格