為限度提高靶丸內(nèi)爆壓縮效率 ,,期望靶丸所有幾何參數(shù),、物性參數(shù)均為理想球?qū)ΨQ狀態(tài),。因此,需要對(duì)靶丸殼層厚度分布進(jìn)行精密的檢測(cè),。靶丸殼層厚度常用的測(cè)量手法有X射線顯微輻照法,、激光差動(dòng)共焦法、白光干涉法等,。下面分別介紹了各個(gè)方法的特點(diǎn)與不足,,以及各種測(cè)量方法的應(yīng)用領(lǐng)域。白光干涉法[30]是以白光作為光源,,寬光譜的白光準(zhǔn)直后經(jīng)分光棱鏡分成兩束光,,一束光入射到參考鏡。一束光入射到待測(cè)樣品,。由計(jì)算機(jī)控制壓電陶瓷(PZT)沿Z軸方向進(jìn)行掃描,,當(dāng)兩路之間的光程差為零時(shí),在分光棱鏡匯聚后再次被分成兩束,,一束光通過(guò)光纖傳輸,,并由光譜儀收集,另一束則被傳遞到CCD相機(jī),,用于樣品觀測(cè),。利用光譜分析算法對(duì)干涉信號(hào)圖進(jìn)行分析得到薄膜的厚度。該方法能應(yīng)用靶丸殼層壁厚的測(cè)量,,但是該測(cè)量方法需要已知靶丸殼層材料的折射率,,同時(shí),該方法也難以實(shí)現(xiàn)靶丸殼層厚度分布的測(cè)量,。隨著技術(shù)的進(jìn)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(kuò)展。白光干涉膜厚儀能測(cè)什么
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(lái)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(dòng),,要求在測(cè)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(méi)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(duì)測(cè)量對(duì)象要求高,,如果薄膜較薄或厚度不足情況下,,會(huì)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(huì)影響該方法的準(zhǔn)確度,對(duì)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。測(cè)量膜厚儀傳感器精度增加光路長(zhǎng)度可以提高儀器分辨率,,但同時(shí)也會(huì)更容易受到振動(dòng)等干擾,,需要采取降噪措施。
白光干涉的分析方法利用白光干涉感知空間位置的變化 ,,從而得到被測(cè)物體的信息 ,。它是在單色光相移干涉術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。單色光相移干涉術(shù)利用光路使參考光和被測(cè)表面的反射光發(fā)生干涉,,再使用相移的方法調(diào)制相位,,利用干涉場(chǎng)中光強(qiáng)的變化計(jì)算出其每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的初始相位,但是這樣得到的相位是位于(-π,,+π]間,,所以得到的是不連續(xù)的相位。因此,,需要進(jìn)行相位展開(kāi)使其變?yōu)檫B續(xù)相位,。再利用高度與相位的信息求出被測(cè)物體的表面形貌,。單色光相移法具有測(cè)量速度快、測(cè)量分辨力高,、對(duì)背景光強(qiáng)不敏感等優(yōu)點(diǎn),。但是,由于單色光干涉無(wú)法確定干涉條紋的零級(jí)位置,。因此,,在相位解包裹中無(wú)法得到相位差的周期數(shù),所以只能假定相位差不超過(guò)一個(gè)周期,,相當(dāng)于測(cè)試表面的相鄰高度不能超過(guò)四分之一波長(zhǎng)[27]。這就限制了其測(cè)量的范圍,,使它只能測(cè)試連續(xù)結(jié)構(gòu)或者光滑表面結(jié)構(gòu),。
靶丸殼層折射率 、厚度及其分布參數(shù)是激光慣性約束聚變(ICF)物理實(shí)驗(yàn)中非常關(guān)鍵的參數(shù),,精密測(cè)量靶丸殼層折射率,、厚度及其分布對(duì)ICF精密物理實(shí)驗(yàn)研究具有非常重要的意義。由于靶丸尺寸微?。▉喓撩琢考?jí)),、結(jié)構(gòu)特殊(球形結(jié)構(gòu))、測(cè)量精度要求高,,如何實(shí)現(xiàn)靶丸殼層折射率及其厚度分布的精密測(cè)量是靶參數(shù)測(cè)量技術(shù)研究中重要的研究?jī)?nèi)容,。本論文針對(duì)靶丸殼層折射率及厚度分布的精密測(cè)量需求,開(kāi)展了基于白光干涉技術(shù)的靶丸殼層折射率及厚度分布測(cè)量技術(shù)研究,。標(biāo)準(zhǔn)樣品的選擇和使用對(duì)于保持儀器準(zhǔn)確度至關(guān)重要,。
光學(xué)測(cè)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(zhǎng)為測(cè)量基準(zhǔn),,從原理上保證了納米級(jí)的測(cè)量精度,。同時(shí),光學(xué)測(cè)厚作為非接觸式的測(cè)量方法,,被廣泛應(yīng)用于精密元件表面形貌及厚度的無(wú)損測(cè)量,。其中,薄膜厚度光學(xué)測(cè)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(cè)量方法,。不同的測(cè)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(cè)量方法的多通道式復(fù)合測(cè)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,。廣泛應(yīng)用于電子,、半導(dǎo)體、光學(xué),、化學(xué)等領(lǐng)域,,為研究和開(kāi)發(fā)提供了有力的手段。高精度膜厚儀主要功能與優(yōu)勢(shì)
這種膜厚儀可以測(cè)量大氣壓下 ,。白光干涉膜厚儀能測(cè)什么
在初始相位為零的情況下 ,,當(dāng)被測(cè)光與參考光之間的光程差為零時(shí),光強(qiáng)度將達(dá)到最大值,。為探測(cè)兩個(gè)光束之間的零光程差位置,,需要精密Z向運(yùn)動(dòng)臺(tái)帶動(dòng)干涉鏡頭作垂直掃描運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)載物臺(tái),垂直掃描過(guò)程中,,用探測(cè)器記錄下干涉光強(qiáng),,可得白光干涉信號(hào)強(qiáng)度與Z向掃描位置(兩光束光程差)之間的變化曲線。干涉圖像序列中某波長(zhǎng)處的白光信號(hào)強(qiáng)度隨光程差變化示意圖,,曲線中光強(qiáng)極大值位置即為零光程差位置,,通過(guò)零過(guò)程差位置的精密定位,即可實(shí)現(xiàn)樣品表面相對(duì)位移的精密測(cè)量,;通過(guò)確定最大值對(duì)應(yīng)的Z向位置可獲得被測(cè)樣品表面的三維高度,。白光干涉膜厚儀能測(cè)什么