膜厚儀誠信合作
薄膜作為改善器件性能的重要途徑,，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代光學(xué),、電子,、醫(yī)療、能源,、建材等技術(shù)領(lǐng)域,。受薄膜制備工藝及生產(chǎn)環(huán)境影響，成品薄膜存在厚度分布不均,、表面粗糙度大等問題,，導(dǎo)致其光學(xué)及物理性能達不到設(shè)計要求，嚴重影響成品的性能及應(yīng)用,。隨著薄膜生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展,，準確測量和科學(xué)評價薄膜特性作為研究熱點，也引起產(chǎn)業(yè)界的高度重視,。厚度作為關(guān)鍵指標直接影響薄膜工作特性,，合理監(jiān)控薄膜厚度對于及時調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)、降低加工成本,、提高生產(chǎn)效率及企業(yè)競爭力等具有重要作用和深遠意義,。然而，對于市場份額占比大的微米級工業(yè)薄膜,，除要求測量系統(tǒng)不僅具有百納米級的測量精度之外,，還要求具備體積小、穩(wěn)定性好的特點,，以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的在線檢測需求,。目前光學(xué)薄膜測厚方法仍無法兼顧高精度、輕小體積,，以及合理的系統(tǒng)成本，而具備納米級測量分辨力的商用薄膜測厚儀器往往價格昂貴、體積較大,，且無法響應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的在線測量需求,。基于以上分析,，本課題提出基于反射光譜原理的高精度工業(yè)薄膜厚度測量解決方案,，研制小型化、低成本的薄膜厚度測量系統(tǒng),，并提出無需標定樣品的高效穩(wěn)定的膜厚計算算法,。研發(fā)的系統(tǒng)可以實現(xiàn)微米級工業(yè)薄膜的厚度測量。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實現(xiàn)對復(fù)雜薄膜結(jié)構(gòu)的測量,。膜厚儀誠信合作
光譜擬合法易于測量具有應(yīng)用領(lǐng)域,，由于使用了迭代算法，因此該方法的優(yōu)缺點在很大程度上取決于所選擇的算法,。隨著各種全局優(yōu)化算法的引入,，遺傳算法和模擬退火算法等新算法被用于薄膜參數(shù)的測量。其缺點是不夠?qū)嵱?，該方法需要一個較好的薄膜的光學(xué)模型(包括色散系數(shù),、吸收系數(shù)、多層膜系統(tǒng)),，但是在實際測試過程中,，薄膜的色散和吸收的公式通常不準確，尤其是對于多層膜體系,，建立光學(xué)模型非常困難,，無法用公式準確地表示出來。在實際應(yīng)用中只能使用簡化模型,，因此,，通常全光譜擬合法不如極值法有效。另外該方法的計算速度慢也不能滿足快速計算的要求,。河南高采樣速率膜厚儀白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對薄膜的表面和內(nèi)部進行聯(lián)合測量和分析,。
白光干涉時域解調(diào)方案需要借助機械掃描部件帶動干涉儀的反射鏡移動，補償光程差,，實現(xiàn)對信號的解調(diào)[44-45],。系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。光纖白光干涉儀的兩輸出臂分別作為參考臂和測量臂,，作用是將待測的物理量轉(zhuǎn)換為干涉儀兩臂的光程差變化,。測量臂因待測物理量而增加了一個未知的光程，參考臂則通過移動反射鏡來實現(xiàn)對測量臂引入的光程差的補償,。當干涉儀兩臂光程差ΔL=0時,，即兩干涉光束為等光程的時候,，出現(xiàn)干涉極大值，可以觀察到中心零級干涉條紋,，而這一現(xiàn)象與外界的干擾因素無關(guān),，因而可據(jù)此得到待測物理量的值。干擾輸出信號強度的因素包括：入射光功率,、光纖的傳輸損耗,、各端面的反射等。外界環(huán)境的擾動會影響輸出信號的強度,，但是對零級干涉條紋的位置不會產(chǎn)生影響,。
根據(jù)以上分析可知，白光干涉時域解調(diào)方案的優(yōu)點是：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，光源的波長漂移以及外界環(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，所以掃描裝置的分辨率將影響系統(tǒng)的精度,。采用這種解調(diào)方案的測量分辨率一般是幾個微米,，達到亞微米的分辨率，主要受機械掃描部件的分辨率和穩(wěn)定性限制,。文獻[46]所報道的位移掃描的分辨率可以達到0.54μm,。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)用受到限制。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于電子顯示器中的薄膜厚度測量,。
確定靶丸折射率及厚度的算法,，由于干涉光譜信號與膜的光參量直接相關(guān)，這里主要考慮光譜分析的方法根據(jù)測量膜的反射或透射光譜進行分析計算,，可獲得膜的厚度,、折射率等參數(shù)。根據(jù)光譜信號分析計算膜折射率及厚度的方法主要有極值法和包絡(luò)法,、全光譜擬合法,。極值法測量膜厚度主要是根據(jù)薄膜反射或透射光譜曲線上的波峰的位置來計算，對于弱色散介質(zhì),，折射率為恒定值,，根據(jù)兩個或兩個以上的極大值點的位置,，求得膜的光學(xué)厚度，若已知膜折射率即可求解膜的厚度,；對于強色散介質(zhì),，首先利用極值點求出膜厚度的初始值,。薄膜厚度是一恒定不變值,，可根據(jù)極大值點位置的光學(xué)厚度關(guān)系式獲得入射波長和折射率的對應(yīng)關(guān)系，再依據(jù)薄膜材質(zhì)的色散特性,，引入合適的色散模型,，常用的色散模型有cauchy模型、Selimeier模型,、Lorenz模型等,，利用折射率與入射波長的關(guān)系式，通過二乘法擬合得到色散模型的系數(shù),，即可解得任意入射波長下的折射率,。白光干涉膜厚測量技術(shù)的應(yīng)用涵蓋了材料科學(xué)、光學(xué)制造,、電子工業(yè)等多個領(lǐng)域,。推薦膜厚儀安裝操作注意事項
白光干涉膜厚測量技術(shù)的研究主要集中在實驗方法的優(yōu)化和算法的改進上。膜厚儀誠信合作
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，它對于薄膜的光學(xué),、力學(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橢圓偏振法,，干涉法,，光譜法，棱鏡耦合法等,。膜厚儀誠信合作
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