對(duì)同一靶丸的相同位置進(jìn)行白光垂直掃描干涉實(shí)驗(yàn)，如圖4-3所示。通過控制光學(xué)輪廓儀的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)干涉物鏡在垂直方向上移動(dòng)，測(cè)量光線穿過靶丸后反射到參考鏡與到達(dá)基底后直接反射回參考鏡的光線之間的光程差。顯然，越偏離靶丸中心的光線測(cè)得的有效壁厚越大，其光程差也越大，但這并不表示靶丸殼層的厚度。只有當(dāng)垂直穿過靶丸中心的光線測(cè)得的光程差才對(duì)應(yīng)于靶丸的上、下殼層的厚度。因此，在進(jìn)行白光垂直掃描干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要選擇穿過靶丸中心的光線位置進(jìn)行測(cè)量，這樣才能準(zhǔn)確地測(cè)量靶丸殼層的厚度。此外，通過控制干涉物鏡在垂直方向上移動(dòng)，可以測(cè)量出不同位置的厚度值，從而得到靶丸殼層厚度的空間分布情況。精度高的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結(jié)構(gòu)。本地膜厚儀常用解決方案
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)主要是利用光譜儀將對(duì)條紋的測(cè)量轉(zhuǎn)變成為對(duì)不同波長(zhǎng)光譜的測(cè)量。通過分析被測(cè)物體的光譜特性，就能夠得到相應(yīng)的長(zhǎng)度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術(shù)，它不需要大量的掃描過程，因此提高了測(cè)量效率，而且也減小了環(huán)境對(duì)它的影響。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。白干干涉光譜法是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，被分成兩束光，這兩束光分別入射到參考鏡和被測(cè)物體，反射回來后經(jīng)過分光棱鏡合成后，由色散元件分光至探測(cè)器，記錄頻域上的干涉信號(hào)。此光譜信號(hào)包含了被測(cè)表面的信息，如果此時(shí)被測(cè)物體是薄膜，則薄膜的厚度也包含在這光譜信號(hào)當(dāng)中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測(cè)量的速度結(jié)合起來，形成了一種精度高而且速度快的測(cè)量方法。高速膜厚儀主要功能與優(yōu)勢(shì)總之，白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用很廣的測(cè)量薄膜厚度的儀器。
極值法求解過程計(jì)算簡(jiǎn)單，速度快，同時(shí)能確定薄膜的多個(gè)光學(xué)常數(shù)并解決多值性問題，測(cè)試范圍廣，但沒有考慮薄膜均勻性和基底色散的因素，因此精度不夠高。此外，由于受曲線擬合精度的限制，該方法對(duì)膜厚的測(cè)量范圍有要求，通常用于測(cè)量薄膜厚度大于200納米且小于10微米的情況，以確保光譜信號(hào)中的干涉波峰數(shù)適當(dāng)。全光譜擬合法是基于客觀條件或基本常識(shí)來設(shè)置每個(gè)擬合參數(shù)上限、下限，并為該區(qū)域的薄膜生成一組或多組光學(xué)參數(shù)及厚度的初始值，引入適合的色散模型，再通過麥克斯韋方程組的推導(dǎo)得到結(jié)果。該方法能判斷預(yù)設(shè)的初始值是否為要測(cè)量的薄膜參數(shù)，建立評(píng)價(jià)函數(shù)來計(jì)算透過率/反射率與實(shí)際值之間的偏差。只有當(dāng)計(jì)算出的透過率/反射率與實(shí)際值之間的偏差很小時(shí)，我們才能認(rèn)為預(yù)設(shè)的初始值就是要測(cè)量的薄膜參數(shù)。
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。為了探測(cè)兩個(gè)光束之間的零光程差位置，需要使用精密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)。在垂直掃描過程中，可以用探測(cè)器記錄下干涉光強(qiáng)，得到白光干涉信號(hào)強(qiáng)度與Z向掃描位置（兩光束光程差）之間的變化曲線。通過干涉圖像序列中某波長(zhǎng)處的白光信號(hào)強(qiáng)度隨光程差變化的示意圖，可以找到光強(qiáng)極大值位置，即為零光程差位置。通過精確確定零光程差位置，可以實(shí)現(xiàn)樣品表面相對(duì)位移的精密測(cè)量。同時(shí)，通過確定最大值對(duì)應(yīng)的Z向位置，也可以獲得被測(cè)樣品表面的三維高度。通過測(cè)量反射光的干涉來計(jì)算膜層厚度，利用膜層與底材的反射率和相位差來實(shí)現(xiàn)測(cè)量。
在納米級(jí)薄膜的各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)中，薄膜材料的厚度是薄膜設(shè)計(jì)和制備過程中重要的參量之一，具有決定薄膜性質(zhì)和性能的基本作用。然而，由于其極小尺寸及突出的表面效應(yīng)，使得對(duì)納米級(jí)薄膜的厚度準(zhǔn)確測(cè)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(cè)量理論和測(cè)量技術(shù)不斷涌現(xiàn)，測(cè)量方法從手動(dòng)到自動(dòng)、有損到無損不斷得到實(shí)現(xiàn)。對(duì)于不同性質(zhì)薄膜，其適用的厚度測(cè)量方案也不相同。針對(duì)納米級(jí)薄膜，應(yīng)用光學(xué)原理的測(cè)量技術(shù)。相比其他方法，光學(xué)測(cè)量方法具有精度高、速度快、無損測(cè)量等優(yōu)勢(shì)，成為主要檢測(cè)手段。其中代表性的測(cè)量方法有橢圓偏振法、干涉法、光譜法、棱鏡耦合法等。白光干涉膜厚儀需要進(jìn)行校準(zhǔn)和選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)樣品，以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。國(guó)內(nèi)膜厚儀免費(fèi)咨詢
總結(jié)，白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用廣、具有高精度和可靠性的薄膜厚度測(cè)量?jī)x器。本地膜厚儀常用解決方案
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)。本地膜厚儀常用解決方案