由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量量程和精度的需求不相同，因而多種測(cè)量方法各有優(yōu)缺，難以一概而論。將各測(cè)量特點(diǎn)總結(jié)所示，按照薄膜厚度的增加，適用的測(cè)量方式分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對(duì)于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測(cè)量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對(duì)于小于200nm的薄膜，由于透過率曲線缺少峰谷值，橢圓偏振法結(jié)果更加可靠。基于白光干涉原理的光學(xué)薄膜厚度測(cè)量方案目前主要集中于測(cè)量透明或者半透明薄膜，通過使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，得到待測(cè)薄膜厚度。本章在詳細(xì)研究白光干涉測(cè)量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上，分析得到了常用的基于兩個(gè)相鄰干涉峰的白光干涉解調(diào)方案不適用于極短光程差測(cè)量的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，我們提出了基于干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的白光干涉測(cè)量解調(diào)技術(shù)。工作原理是基于膜層與底材反射率及相位差，通過測(cè)量反射光的干涉來計(jì)算膜層厚度。微米級(jí)膜厚儀廠家
光鏡和參考板組成，光源發(fā)出的光經(jīng)過顯微鏡后被分光棱鏡分成兩部分，一束作為參考光入射到參考鏡并反射，另一束作為測(cè)量光入射到樣品表面被反射，兩束反射光反射到分光棱鏡并發(fā)生干涉。由于實(shí)驗(yàn)中需要調(diào)節(jié)樣品與被測(cè)樣品的角度，以便更好進(jìn)行測(cè)量，5XMichelson型干涉物鏡可以通過其配置的兩個(gè)旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)，旋鈕能夠在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)參考鏡角度，可以調(diào)節(jié)到理想角度。光纖在測(cè)試系統(tǒng)中負(fù)責(zé)傳光，將顯微鏡視場(chǎng)干涉信號(hào)傳輸?shù)轿⑿凸庾V儀。系統(tǒng)選用光纖為海洋光學(xué)公司生產(chǎn)的高級(jí)光纖組件，光纖連接線的內(nèi)層為硅樹脂包裹的單線鋼圈，外層為諾梅克斯編織物，以求更好地減輕應(yīng)力并起到有效的保護(hù)作用。該組件末段是易于操作的金屬環(huán)---高精密度的SMA連接器。光纖一端與適配器連接，另一端與微型光譜儀連接，以將干涉光信號(hào)傳入光譜儀中。品牌膜厚儀供應(yīng)鏈光路長(zhǎng)度越長(zhǎng)，儀器分辨率越高，但也越容易受到干擾因素的影響，需要采取降噪措施。
采用峰峰值法處理光譜數(shù)據(jù)時(shí) ，被測(cè)光程差的分辨率取決于光譜儀或CCD的分辨率。我們只需獲得相鄰的兩干涉峰值處的波長(zhǎng)信息即可得出光程差，不必關(guān)心此波長(zhǎng)處的光強(qiáng)大小，從而降低數(shù)據(jù)處理的難度。也可以利用多組相鄰的干涉光譜極值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)來分別求出光程差，然后再求平均值作為測(cè)量光程差，這樣可以提高該方法的測(cè)量精度。但是，峰峰值法存在著一些缺點(diǎn)：當(dāng)使用寬帶光源作為輸入光源時(shí)，接收光譜中不可避免地疊加有與光源同分布的背景光，從而引起峰值處波長(zhǎng)的改變，引入測(cè)量誤差。同時(shí)，當(dāng)兩干涉信號(hào)之間的光程差很小，導(dǎo)致其干涉光譜只有一個(gè)干涉峰的時(shí)候，此法便不再適用。
在白光反射光譜探測(cè)模塊中，入射光經(jīng)過分光鏡1分光后 ，一部分光通過物鏡聚焦到靶丸表面 ，靶丸殼層上、下表面的反射光經(jīng)過物鏡、分光鏡1、聚焦透鏡、分光鏡2后，一部分光聚焦到光纖端面并到達(dá)光譜儀探測(cè)器，可實(shí)現(xiàn)靶丸殼層白光干涉光譜的測(cè)量，一部分光到達(dá)CCD探測(cè)器，可獲得靶丸表面的光學(xué)圖像。靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊和三維運(yùn)動(dòng)模塊分別用于靶丸的吸附定位以及靶丸特定角度轉(zhuǎn)位以及靶丸位置的輔助調(diào)整，測(cè)量過程中，將靶丸放置于軸系吸嘴前端，通過微型真空泵負(fù)壓吸附于吸嘴上；然后，移動(dòng)位移平臺(tái)，將靶丸移動(dòng)至CCD視場(chǎng)中心，通過Z向位移臺(tái)，使靶丸表面成像清晰；利用光譜儀探測(cè)靶丸殼層的白光反射光譜；靶丸在軸系的帶動(dòng)下，平穩(wěn)轉(zhuǎn)位到特定角度，由于軸系的回轉(zhuǎn)誤差，轉(zhuǎn)位后靶丸可能偏移CCD視場(chǎng)中心，此時(shí)可通過調(diào)整軸系前端的調(diào)心結(jié)構(gòu)，使靶丸定點(diǎn)位于視場(chǎng)中心并采集其白光反射光譜；重復(fù)以上步驟，可實(shí)現(xiàn)靶丸特定位置或圓周輪廓白光反射光譜數(shù)據(jù)的測(cè)量。為減少外界干擾和震動(dòng)而引起的測(cè)量誤差，該裝置放置于氣浮平臺(tái)上，通過高性能的隔振效果可保證測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性。這種膜厚儀可以測(cè)量大氣壓下 。
根據(jù)以上分析，白光干涉時(shí)域解調(diào)方案的優(yōu)點(diǎn)如下：①能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量；②抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)的分辨率與光源輸出功率的波動(dòng)、光源波長(zhǎng)的漂移以及外界環(huán)境對(duì)光纖的擾動(dòng)等因素?zé)o關(guān)；③測(cè)量精度與零級(jí)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(jiǎn)單，成本較低。但是，時(shí)域解調(diào)方法需要借助掃描部件移動(dòng)干涉儀一端的反射鏡來進(jìn)行相位補(bǔ)償，因此掃描裝置的分辨率會(huì)影響系統(tǒng)的精度。采用這種解調(diào)方案的測(cè)量分辨率一般在幾個(gè)微米，要達(dá)到亞微米的分辨率則主要受機(jī)械掃描部件的分辨率和穩(wěn)定性所限制。文獻(xiàn)[46]報(bào)道的位移掃描的分辨率可以達(dá)到0.54微米。然而，當(dāng)所測(cè)光程差較小時(shí)，F(xiàn)-P腔前后表面干涉峰值相距很近，難以區(qū)分，此時(shí)時(shí)域解調(diào)方案的應(yīng)用受到了限制。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的非接觸式測(cè)量；微米級(jí)膜厚儀廠家
白光干涉膜厚儀是用于測(cè)量薄膜厚度的一種儀器，可用于透明薄膜和平行表面薄膜的測(cè)量。微米級(jí)膜厚儀廠家
白光干涉頻域解調(diào)是利用頻域分析解調(diào)信號(hào)的一種方法。與時(shí)域解調(diào)裝置相比，測(cè)量裝置幾乎相同，只需將光強(qiáng)測(cè)量裝置更換為光譜儀或CCD。由于時(shí)域解調(diào)中接收到的信號(hào)是一定范圍內(nèi)所有波長(zhǎng)光強(qiáng)疊加，因此將頻譜信號(hào)中各個(gè)波長(zhǎng)的光強(qiáng)疊加起來即可得到它對(duì)應(yīng)的時(shí)域接收信號(hào)。因此，頻域的白光干涉條紋不僅包含了時(shí)域白光干涉條紋的所有信息，而且包括了時(shí)域干涉條紋中沒有的波長(zhǎng)信息。在頻域干涉中，當(dāng)兩束相干光的光程差遠(yuǎn)大于光源的相干長(zhǎng)度時(shí)，仍然可以在光譜儀上觀察到頻域干涉條紋。這是由于光譜儀內(nèi)部的光柵具有分光作用，可以將寬譜光變成窄帶光譜，從而增加光譜的相干長(zhǎng)度。這種解調(diào)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中沒有使用機(jī)械掃描部件，因此在測(cè)量的穩(wěn)定性和可靠性方面得到了顯著提高。常見的頻域解調(diào)方法包括峰峰值檢測(cè)法、傅里葉解調(diào)法和傅里葉變換白光干涉解調(diào)法等。微米級(jí)膜厚儀廠家