测量金属薄膜的厚度 膜厚仪

通过白光干涉理论分析，详细介绍了白光垂直扫描干涉技术和白光反射光谱技术的基本原理，并完成了应用于测量靶丸壳层折射率和厚度分布实验装置的设计和搭建。该实验装置由白光反射光谱探测模块、靶丸吸附转位模块、三维运动模块和气浮隔震平台等组成，能够实现对靶丸的负压吸附、靶丸位置的精密调整以及360°范围的旋转和特定角度下靶丸壳层白光反射光谱的测量。基于白光垂直扫描干涉和白光反射光谱的基本原理，提出了一种联合使用的靶丸壳层折射率测量方法。该方法利用白光反射光谱测量靶丸壳层光学厚度，利用白光垂直扫描干涉技术测量光线通过靶丸壳层后的光程增量，从而可以计算得到靶丸的折射率和厚度数据。白光干涉膜厚测量技术可以应用于电子工业中的薄膜电阻率测量；测量金属薄膜的厚度 膜厚仪

根据以上分析，白光干涉时域解调方案的优点如下：①能够实现测量；②抗干扰能力强，系统的分辨率与光源输出功率的波动、光源波长的漂移以及外界环境对光纤的扰动等因素无关；③测量精度与零级干涉条纹的确定精度以及反射镜的精度有关；④结构简单，成本较低。但是，时域解调方法需要借助扫描部件移动干涉仪一端的反射镜来进行相位补偿，因此扫描装置的分辨率会影响系统的精度。采用这种解调方案的测量分辨率一般在几个微米，要达到亚微米的分辨率则主要受机械扫描部件的分辨率和稳定性所限制。文献[46]报道的位移扫描的分辨率可以达到0.54微米。然而，当所测光程差较小时，F-P腔前后表面干涉峰值相距很近，难以区分，此时时域解调方案的应用受到了限制。薄膜膜厚仪供应商这种膜厚仪可以测量大气压下，1nm到1mm范围内的薄膜厚度。

为限度提高靶丸内爆压缩效率，期望靶丸所有几何参数、物性参数均为理想球对称状态。因此，需要对靶丸壳层厚度分布进行精密的检测。靶丸壳层厚度常用的测量手法有X射线显微辐照法、激光差动共焦法、白光干涉法等。下面分别介绍了各个方法的特点与不足，以及各种测量方法的应用领域。白光干涉法以白光作为光源，宽光谱的白光准直后经分光棱镜分成两束光，一束光入射到固定参考镜。一束光入射到待测样品。由计算机控制压电陶瓷(PZT)沿Z轴方向进行扫描，当两路之间的光程差为零时，在分光棱镜汇聚后再次被分成两束，一束光通过光纤传输，并由光谱仪收集，另一束则被传递到CCD相机，用于样品观测。利用光谱分析算法对干涉信号图进行分析得到薄膜的厚度。该方法能应用靶丸壳层壁厚的测量，但是该测量方法需要已知靶丸壳层材料的折射率，同时，该方法也难以实现靶丸壳层厚度分布的测量。

该文主要研究了以半导体锗和贵金属金两种材料为对象，实现纳米级薄膜厚度准确测量的可行性，主要涉及三种方法，分别是白光干涉法、表面等离子体共振法和外差干涉法。由于不同材料薄膜的特性不同，所适用的测量方法也不同。对于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半导体锗膜，选择采用白光干涉的测量方法；而对于厚度更薄的金膜，其折射率为复数，且能够激发表面等离子体效应，因此采用基于表面等离子体共振的测量方法。为了进一步提高测量精度，论文还研究了外差干涉测量法，通过引入高精度的相位解调手段并检测P光和S光之间的相位差来提高厚度测量的精度。白光干涉膜厚仪的应用非常广，特别是在半导体、光学、电子和化学等领域。

由于靶丸自身特殊的特点和极端的实验条件，使得靶丸参数的测试工作变得异常复杂。光学测量方法具有无损、非接触、测量效率高、操作简便等优势，因此成为了测量靶丸参数的常用方式。目前常用于靶丸几何参数或光学参数测量的方法有白光干涉法、光学显微干涉法、激光差动共焦法等。然而，靶丸壳层折射率是冲击波分时调控实验研究中的重要参数，因此对其进行精密测量具有重要意义。 常用的折射率测量方法有椭圆偏振法、折射率匹配法、白光光谱法、布儒斯特角法等。操作之前需要专 业技能和经验的培训和实践。纳米级膜厚仪供应商

白光干涉膜厚测量技术可以实现对薄膜的在线检测和控制。测量金属薄膜的厚度 膜厚仪

由于不同性质和形态的薄膜对系统的测量量程和精度的需求不尽相同，因而多种测量方法各有优缺，难以一概而论。按照薄膜厚度的增加，适用的测量方式分别为椭圆偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。对于小于1μm的较薄薄膜，白光干涉轮廓仪的测量精度较低，分光光度法和椭圆偏振法较适合。而对于小于200nm的薄膜，由于透过率曲线缺少峰谷值，椭圆偏振法结果更可靠。基于白光干涉原理的光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或者半透明薄膜，通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样，得到待测薄膜厚度。本章在详细研究白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性的基础上，分析得到了常用的基于两个相邻干涉峰的白光干涉解调方案不适用于极短光程差测量的结论。在此基础上，我们提出了基于干涉光谱单峰值波长移动的白光干涉测量解调技术。测量金属薄膜的厚度 膜厚仪