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)對(duì)靶丸制備工藝改進(jìn)和仿真模擬核聚變實(shí)驗(yàn)過程至關(guān)重要。然而,如何對(duì)靶丸多個(gè)參數(shù)進(jìn)行同步、高精度、無損的綜合檢測(cè)是激光慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵問題。雖然已有多種薄膜厚度及折射率的測(cè)量方法,但仍然無法滿足激光核聚變技術(shù)對(duì)靶丸參數(shù)測(cè)量的高要求。此外,靶丸的參數(shù)測(cè)量存在以下問題:不能對(duì)靶丸進(jìn)行破壞性切割測(cè)量,否則被破壞的靶丸無法用于后續(xù)工藝處理或打靶實(shí)驗(yàn);需要同時(shí)測(cè)得靶丸的多個(gè)參數(shù),因?yàn)椴煌瑓?shù)的單獨(dú)測(cè)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)變化的現(xiàn)象和規(guī)律,并且效率低下、沒有統(tǒng)一的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。由于靶丸屬于自支撐球形薄膜結(jié)構(gòu),曲面應(yīng)力大、難以展平,因此靶丸與基底不能完全貼合,可在微觀區(qū)域內(nèi)視作類薄膜結(jié)構(gòu)。Michelson干涉儀的光路長(zhǎng)度支配了精度。推薦膜厚儀
作為重要元件,薄膜通常以金屬、合金、化合物、聚合物等為主要基材,品類涵蓋了光學(xué)膜、電隔膜、阻隔膜、保護(hù)膜、裝飾膜等多種功能性薄膜,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。常用薄膜的厚度范圍從納米級(jí)到微米級(jí)不等。納米和亞微米級(jí)薄膜主要是基于干涉效應(yīng)調(diào)制的光學(xué)薄膜,包括各種增透增反膜、偏振膜、干涉濾光片和分光膜等。部分薄膜經(jīng)過特殊工藝處理后還具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等特性,對(duì)于通訊、顯示、存儲(chǔ)等領(lǐng)域內(nèi)光學(xué)儀器的質(zhì)量起決定性作用,例如平面顯示器使用的ITO鍍膜、太陽能電池表面的SiO2減反射膜等。微米級(jí)以上的薄膜以工農(nóng)業(yè)薄膜為主,多使用聚酯材料,具有易改性、可回收、適用范圍廣等特點(diǎn)。例如6微米厚度以下的電容器膜,20微米厚度以下的大部分包裝印刷用薄膜,25~38微米厚的建筑玻璃貼膜及汽車貼膜,以及25~65微米厚度的防偽標(biāo)牌及拉線膠帶等。微米級(jí)薄膜利用其良好的延展性、密封性、絕緣性等特性遍及食品包裝、表面保護(hù)、磁帶基材、感光儲(chǔ)能等應(yīng)用市場(chǎng),加工速度快,市場(chǎng)占比高。推薦膜厚儀膜厚儀的干涉測(cè)量能力較高,可以提供精確和可信的膜層厚度測(cè)量結(jié)果。
薄膜是一種特殊的二維材料,由分子、原子或離子沉積在基底表面形成。近年來,隨著材料科學(xué)和鍍膜技術(shù)的不斷發(fā)展,厚度在納米量級(jí)(幾納米到幾百納米范圍內(nèi))的薄膜研究和應(yīng)用迅速增加。與體材料相比,納米薄膜的尺寸很小,表面積與體積的比值增大,因而表面效應(yīng)所表現(xiàn)出來的性質(zhì)非常突出,對(duì)于光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)等具有許多獨(dú)特的表現(xiàn)。納米薄膜在傳統(tǒng)光學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣,尤其是在光通訊、光學(xué)測(cè)量、傳感、微電子器件、醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域有更為廣闊的應(yīng)用前景。
白光干涉光譜分析是目前白光干涉測(cè)量的一個(gè)重要方向。此項(xiàng)技術(shù)通過使用光譜儀將對(duì)條紋的測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)不同波長(zhǎng)光譜的測(cè)量,分析被測(cè)物體的光譜特性,得到相應(yīng)的長(zhǎng)度信息和形貌信息。與白光掃描干涉術(shù)相比,它不需要大量的掃描過程,因此提高了測(cè)量效率,并減小了環(huán)境對(duì)其影響。此項(xiàng)技術(shù)能夠測(cè)量距離、位移、塊狀材料的群折射率以及多層薄膜厚度等。白光干涉光譜分析基于頻域干涉的理論,采用白光作為寬波段光源,經(jīng)過分光棱鏡折射為兩束光。這兩束光分別經(jīng)由參考面和被測(cè)物體入射,反射后再次匯聚合成,并由色散元件分光至探測(cè)器,記錄頻域干涉信號(hào)。這個(gè)光譜信號(hào)包含了被測(cè)表面信息,如果此時(shí)被測(cè)物體是薄膜,則薄膜的厚度也包含在光譜信號(hào)當(dāng)中。白光干涉光譜分析將白光干涉和光譜測(cè)量的速度結(jié)合起來,形成了一種精度高且速度快的測(cè)量方法。白光干涉膜厚儀需要校準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)樣品的選擇和使用至關(guān)重要。
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(duì)靶丸多個(gè)參數(shù)進(jìn)行高精度、同步、無損的綜合檢測(cè)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(cè)量方法各有利弊,但針對(duì)本文實(shí)驗(yàn),仍然無法滿足激光核聚變技術(shù)對(duì)靶丸參數(shù)測(cè)量的高要求,靶丸參數(shù)測(cè)量存在以下問題:不能對(duì)靶丸進(jìn)行破壞性切割測(cè)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(cè)得靶丸的多個(gè)參數(shù),不同參數(shù)的單獨(dú)測(cè)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(cè)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)。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以在不同環(huán)境下進(jìn)行測(cè)量。防護(hù)膜厚儀常見問題
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。推薦膜厚儀
白光光譜法克服了干涉級(jí)次的模糊識(shí)別問題,具有測(cè)量范圍大,連續(xù)測(cè)量時(shí)波動(dòng)范圍小的特點(diǎn),但在實(shí)際測(cè)量中,由于測(cè)量誤差、儀器誤差、擬合誤差等因素,干涉級(jí)次的測(cè)量精度仍其受影響,會(huì)出現(xiàn)干擾級(jí)次的誤判和干擾級(jí)次的跳變現(xiàn)象。導(dǎo)致公式計(jì)算得到的干擾級(jí)次m值與實(shí)際譜峰干涉級(jí)次m'(整數(shù))之間有誤差。為得到準(zhǔn)確的干涉級(jí)次,本文依據(jù)干涉級(jí)次的連續(xù)特性設(shè)計(jì)了校正流程圖,獲得了靶丸殼層光學(xué)厚度的精確值。導(dǎo)入白光干涉光譜測(cè)量曲線。推薦膜厚儀