高精度膜厚仪技术指导

为了提高靶丸内爆压缩效率，需要确保靶丸所有几何参数和物性参数都符合理想的球对称状态，因此需要对靶丸壳层厚度分布进行精密检测。常用的测量手法有X射线显微辐照法、激光差动共焦法和白光干涉法等。白光干涉法是以白光作为光源，分成入射到参考镜和待测样品的两束光，在计算机管控下进行扫描和干涉信号分析，得到膜的厚度信息。该方法适用于靶丸壳层厚度的测量，但需要已知壳层材料的折射率，且难以实现靶丸壳层厚度分布的测量。广泛应用于半导体、光学、电子、化学等领域，为研究和开发提供了有力的手段。高精度膜厚仪技术指导

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。高速膜厚仪制造厂家操作需要一定的专业素养和经验，需要进行充分的培训和实践。

薄膜干涉原理根据薄膜干涉原理…，当波长为^的单色光以人射角f从折射率为n．的介质入射到折射率为n：、厚度为e的介质膜面(见图1)时，干涉明、暗纹条件为：

2e(n₂²一n₁²sin2i)1/2＋δ’=kλ，k=1,2,3,4,5...(1)

2e(n₂²一n₁²sin2i)1/2＋δ’=（2k＋1）λ/2，k=0，1,2,3,4...（2）

E式中k为干涉条纹级次；δ’为半波损失．

普通物理教材中讨论薄膜干涉问题时，均近似地认为，δ’是指入射光波在光疏介质中前进，遇到光密介质i的界面时，在不超过临界角的条件下，不论人射角的大小如何，在反射过程中都将产生半个波长的损失(严格地说， 只在掠射和正射情况下反射光的振动方向与入射光的振动方向才几乎相反)，故δ’是否存在决定于n1,n2,n3大小的比较。当膜厚e一定，而入射角j可变时，干涉条纹级次^随f而变，即同样的人射角‘对应同一级明纹(或暗纹)，叫等倾干涉，如以不同的入射角入射到平板介质上．当入射角￡一定，而膜厚。可变时，干涉条纹级次随。而变，即同样的膜厚e对应同一级明纹(或暗纹)。叫等厚干涉，如劈尖干涉和牛顿环．

白光干涉的相干原理早在1975年就已经被提出，随后于1976年在光纤通信领域中获得了实现。1983年，BrianCulshaw的研究小组报道了白光干涉技术在光纤传感领域中的应用。随后在1984年，报道了基于白光干涉原理的完整的位移传感系统。该研究成果证明了白光干涉技术可以被用于测量能够转换成位移的物理参量。此后的几年间，白光干涉应用于温度、压力等的研究相继被报道。自上世纪九十年代以来，白光干涉技术快速发展，提供了实现测量的更多的解决方案。近几年以来，由于传感器设计与研制的进步，信号处理新方案的提出，以及传感器的多路复用等技术的发展，使得白光干涉测量技术的发展更加迅***光干涉膜厚仪需要进行校准和选择合适的标准样品，以保证测量结果的准确性。

使用了迭代算法的光谱拟合法，其优缺点在很大程度上取决于所选择的算法。随着各种全局优化算法的引入，遗传算法和模拟退火算法等新算法被用于薄膜参数的测量。其缺点是不够实用，该方法需要一个较好的薄膜的光学模型(包括色散系数、吸收系数、多层膜系统)，但是在实际测试过程中，薄膜的色散和吸收的公式通常不准确，尤其是对于多层膜体系，建立光学模型非常困难，无法用公式准确地表示出来。在实际应用中只能使用简化模型，因此，通常全光谱拟合法不如极值法有效。另外该方法的计算速度慢也不能满足快速计算的要求。白光干涉膜厚仪是一种用来测量透明和平行表面薄膜厚度的仪器。高速膜厚仪成本价

可测量大气压下薄膜厚度在1纳米到1毫米之间。高精度膜厚仪技术指导

光具有相互叠加的特性，发生干涉的两束光在一些地方振动加强，而在另一些地方振动减弱，并产生规则的明暗交替变化。干涉测量需要满足三个相干条件：频率一致、振动方向一致、相位差稳定一致。与激光光源相比，白光光源的相干长度较短，通常在几微米到几十微米内。白光干涉的条纹有一个固定的位置，对应于光程差为零的平衡位置，并在该位置白光输出光强度具有最大值。通过探测光强最大值，可以实现样品表面位移的精密测量。白光垂直扫描干涉、白光反射光谱等技术，具有抗干扰能力强、稳定性好、动态范围大、结构简单、成本低廉等优点，并广泛应用于薄膜三维形貌测量和薄膜厚度精密测量等领域。高精度膜厚仪技术指导