在白光干涉中,當(dāng)光程差為零時(shí),,會出現(xiàn)零級干涉條紋,。隨著光程差的增加,光源譜寬范圍內(nèi)的每條譜線形成的干涉條紋之間會發(fā)生偏移,,疊加后整體效果導(dǎo)致條紋對比度降低,。白光干涉原理的測量系統(tǒng)精度高,可以進(jìn)行測量,。采用白光干涉原理的測量系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng),、動態(tài)范圍大、快速檢測和結(jié)構(gòu)簡單緊湊等優(yōu)點(diǎn),。雖然普通的激光干涉與白光干涉有所區(qū)別,,但它們也具有許多共同之處。我們可以將白光看作一系列理想的單色光在時(shí)域上的相干疊加,,而在頻域上觀察到的就是不同波長對應(yīng)的干涉光強(qiáng)變化曲線,。白光干涉膜厚儀需要校準(zhǔn)。膜厚儀常用解決方案
白光干涉光譜分析是目前白光干涉測量的一個(gè)重要方向 ,,此項(xiàng)技術(shù)主要是利用光譜儀將對條紋的測量轉(zhuǎn)變成為對不同波長光譜的測量 ,。通過分析被測物體的光譜特性,就能夠得到相應(yīng)的長度信息和形貌信息,。相比于白光掃描干涉術(shù),,它不需要大量的掃描過程,因此提高了測量效率,,而且也減小了環(huán)境對它的影響,。此項(xiàng)技術(shù)能夠測量距離、位移,、塊狀材料的群折射率以及多層薄膜厚度,。白干干涉光譜法是基于頻域干涉的理論,采用白光作為寬波段光源,,經(jīng)過分光棱鏡,,被分成兩束光,這兩束光分別入射到參考面和被測物體,,反射回來后經(jīng)過分光棱鏡合成后,,由色散元件分光至探測器,記錄頻域上的干涉信號。此光譜信號包含了被測表面的信息,,如果此時(shí)被測物體是薄膜,,則薄膜的厚度也包含在這光譜信號當(dāng)中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測量的速度結(jié)合起來,,形成了一種精度高而且速度快的測量方法,。品牌膜厚儀定做價(jià)格白光干涉膜厚儀需要進(jìn)行校準(zhǔn),并選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)樣品,。
自上世紀(jì)60年代起 ,,利用X及β射線、近紅外光源開發(fā)的在線薄膜測厚系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于西方先進(jìn)國家的工業(yè)生產(chǎn)線中,。20世紀(jì)70年代后,,為滿足日益增長的質(zhì)檢需求,電渦流,、電磁電容,、超聲波、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)取得巨大突破,以橢圓偏振法和光度法為展示的光學(xué)檢測技術(shù)以高精度,、低成本、輕便環(huán)保,、高速穩(wěn)固為研發(fā)方向不斷迭代更新,,迅速占領(lǐng)日用電器及工業(yè)生產(chǎn)市場,并發(fā)展出依據(jù)用戶需求個(gè)性化定制產(chǎn)品的能力,。其中,,對于市場份額占比較大的微米級薄膜,除要求測量系統(tǒng)不僅具有百納米級的測量準(zhǔn)確度及分辨力以外,,還要求測量系統(tǒng)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(jìn)而通過各種解調(diào)方案實(shí)現(xiàn)對待測物理量的測量,。采用寬譜光源的優(yōu)點(diǎn)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(gè)可靠的位置的參考值,,從而只用一個(gè)干涉儀即可實(shí)現(xiàn)對被測物理量的測量,,克服了傳統(tǒng)干涉儀無法實(shí)現(xiàn)測量的缺點(diǎn)。同時(shí),,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(qiáng)、測量的動態(tài)范圍大,、結(jié)構(gòu)簡單和成本低廉等優(yōu)點(diǎn),。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。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對薄膜的快速測量和分析,。
在激光慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)中,,靶丸的物性參數(shù)和幾何參數(shù)是靶丸制備工藝改進(jìn)和仿真模擬核聚變實(shí)驗(yàn)過程的基礎(chǔ),因此如何對靶丸多個(gè)參數(shù)進(jìn)行高精度,、同步,、無損的綜合檢測是激光慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵問題。以上各種薄膜厚度及折射率的測量方法各有利弊,,但針對本文實(shí)驗(yàn),,仍然無法滿足激光核聚變技術(shù)對靶丸參數(shù)測量的高要求,靶丸參數(shù)測量存在以下問題:不能對靶丸進(jìn)行破壞性切割測量,,否則,,被破壞后的靶丸無法用于于下一步工藝處理或者打靶實(shí)驗(yàn);需要同時(shí)測得靶丸的多個(gè)參數(shù),,不同參數(shù)的單獨(dú)測量,,無法提供靶丸制備和核聚變反應(yīng)過程中發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化現(xiàn)象和規(guī)律,并且效率低下,、沒有統(tǒng)一的測量標(biāo)準(zhǔn),。靶丸屬于自支撐球形薄膜結(jié)構(gòu),曲面應(yīng)力大、難展平的特點(diǎn)導(dǎo)致靶丸與基底不能完全貼合,,在微區(qū)內(nèi)可看作類薄膜結(jié)構(gòu),。操作需要一定的專業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗(yàn),需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實(shí)踐,。高精度膜厚儀行業(yè)應(yīng)用
光路長度越長,,分辨率越高,但同時(shí)也更容易受到靜態(tài)振動等干擾因素的影響,。膜厚儀常用解決方案
白光干涉頻域解調(diào)顧名思義是在頻域分析解調(diào)信號,,測量裝置與時(shí)域解調(diào)裝置幾乎相同,只需把光強(qiáng)測量裝置換為CCD或者是光譜儀,,接收到的信號是光強(qiáng)隨著光波長的分布,。由于時(shí)域解調(diào)中接收到的信號是一定范圍內(nèi)所有波長的光強(qiáng)疊加,因此將頻譜信號中各個(gè)波長的光強(qiáng)疊加,,即可得到與它對應(yīng)的時(shí)域接收信號,。由此可見,頻域的白光干涉條紋不僅包含了時(shí)域白光干涉條紋的所有信息,,還包含了時(shí)域干涉條紋中沒有的波長信息,。在頻域干涉中,當(dāng)兩束相干光的光程差遠(yuǎn)大于光源的相干長度時(shí),,仍可以在光譜儀上觀察到頻域干涉條紋,。這是由于光譜儀內(nèi)部的光柵具有分光作用,能夠?qū)捵V光變成窄帶光譜,,從而增加了光譜的相干長度,。這一解調(diào)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是在整個(gè)測量系統(tǒng)中沒有使用機(jī)械掃描部件,從而在測量的穩(wěn)定性和可靠性上得到很大的提高,。常見的頻域解調(diào)方法有峰峰值檢測法,、傅里葉解調(diào)法以及傅里葉變換白光干涉解調(diào)法等。膜厚儀常用解決方案