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(dá)不到設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)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(zhǔn)確測量和科學(xué)評(píng)價(jià)薄膜特性作為研究熱點(diǎn)，也引起產(chǎn)業(yè)界的高度重視。厚度作為關(guān)鍵指標(biāo)直接影響薄膜工作特性，合理監(jiān)控薄膜厚度對(duì)于及時(shí)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(yuǎn)意義。然而，對(duì)于市場份額占比大的微米級(jí)工業(yè)薄膜，除要求測量系統(tǒng)不僅具有百納米級(jí)的測量精度之外，還要求具備體積小、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，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(jí)測量分辨力的商用薄膜測厚儀器往往價(jià)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(biāo)定樣品的高效穩(wěn)定的膜厚計(jì)算算法。研發(fā)的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)微米級(jí)工業(yè)薄膜的厚度測量。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的快速測量和分析。高精度膜厚儀誠信合作
靶丸殼層折射率 、厚度及其分布參數(shù)是激光慣性約束聚變（ICF）物理實(shí)驗(yàn)中非常關(guān)鍵的參數(shù)，精密測量靶丸殼層折射率、厚度及其分布對(duì)ICF精密物理實(shí)驗(yàn)研究具有非常重要的意義。由于靶丸尺寸微?。▉喓撩琢考?jí)）、結(jié)構(gòu)特殊（球形結(jié)構(gòu)）、測量精度要求高，如何實(shí)現(xiàn)靶丸殼層折射率及其厚度分布的精密測量是靶參數(shù)測量技術(shù)研究中重要的研究內(nèi)容。本論文針對(duì)靶丸殼層折射率及厚度分布的精密測量需求，開展了基于白光干涉技術(shù)的靶丸殼層折射率及厚度分布測量技術(shù)研究。防水膜厚儀供應(yīng)可以配合不同的軟件進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，例如建立數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等；
本章主要介紹了基于白光反射光譜和白光垂直掃描干涉聯(lián)用的靶丸殼層折射率測量方法 。該方法利用白光反射光譜測量靶丸殼層光學(xué)厚度，利用白光垂直掃描干涉技術(shù)測量光線通過靶丸殼層后的光程增量，二者聯(lián)立即可求得靶丸折射率和厚度數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方面，為解決白光干涉光譜中波峰位置難以精確確定和單極值點(diǎn)判讀可能存在干涉級(jí)次誤差的問題，提出MATLAB曲線擬合測定極值點(diǎn)波長以及利用干涉級(jí)次連續(xù)性進(jìn)行干涉級(jí)次判定的數(shù)據(jù)處理方法。應(yīng)用碳?xì)?CH)薄膜對(duì)測量結(jié)果的可靠性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
自上世紀(jì)60年代起 ，利用X及β射線、近紅外光源開發(fā)的在線薄膜測厚系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于西方先進(jìn)國家的工業(yè)生產(chǎn)線中。20世紀(jì)70年代后，為滿足日益增長的質(zhì)檢需求，電渦流、電磁電容、超聲波、晶體振蕩等多種膜厚測量技術(shù)相繼問世。90年代中期，隨著離子輔助、離子束濺射、磁控濺射、凝膠溶膠等新型薄膜制備技術(shù)取得巨大突破，以橢圓偏振法和光度法為展示的光學(xué)檢測技術(shù)以高精度、低成本、輕便環(huán)保、高速穩(wěn)固為研發(fā)方向不斷迭代更新，迅速占領(lǐng)日用電器及工業(yè)生產(chǎn)市場，并發(fā)展出依據(jù)用戶需求個(gè)性化定制產(chǎn)品的能力。其中，對(duì)于市場份額占比較大的微米級(jí)薄膜，除要求測量系統(tǒng)不僅具有百納米級(jí)的測量準(zhǔn)確度及分辨力以外，還要求測量系統(tǒng)在存在不規(guī)則環(huán)境干擾的工業(yè)現(xiàn)場下，具備較高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的大范圍測量和分析。
根據(jù)以上分析可知 ，白光干涉時(shí)域解調(diào)方案的優(yōu)點(diǎn)是：①能夠?qū)崿F(xiàn)測量；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)，光源的波長漂移以及外界環(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，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(gè)微米，達(dá)到亞微米的分辨率，主要受機(jī)械掃描部件的分辨率和穩(wěn)定性限制。文獻(xiàn)[46]所報(bào)道的位移掃描的分辨率可以達(dá)到0.54μm。當(dāng)所測光程差較小時(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)用受到限制。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)元件制造中的薄膜厚度控制；原裝膜厚儀品牌企業(yè)
通過測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)測量。高精度膜厚儀誠信合作
白光光譜法克服了干涉級(jí)次的模糊識(shí)別問題 ，具有動(dòng)態(tài)測量范圍大，連續(xù)測量時(shí)波動(dòng)范圍小的特點(diǎn)，但在實(shí)際測量中，由于測量誤差、儀器誤差、擬合誤差等因素，干涉級(jí)次的測量精度仍其受影響，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)了以下校正流程圖，獲得了靶丸殼層光學(xué)厚度的精確值。導(dǎo)入白光干涉光譜測量曲線。高精度膜厚儀誠信合作