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纳米级膜厚仪技术

来源: 发布时间:2024年01月20日

光纤白光干涉测量使用的是宽谱光源。在选择光源时,需要重点考虑光源的输出光功率和中心波长的稳定性。由于本文所设计的解调系统是通过测量干涉峰值的中心波长移动来实现的,因此光源中心波长的稳定性对实验结果会产生很大的影响。实验中我们选择使用由INPHENIX公司生产的SLED光源,相对于一般的宽带光源具有输出功率高、覆盖光谱范围宽等优点。该光源采用+5V的直流供电,标定中心波长为1550nm,且其输出功率在一定范围内可调。驱动电流可以达到600mA。白光干涉膜厚仪可以配合不同的软件进行分析和数据处理,例如建立数据库、统计数据等。纳米级膜厚仪技术

薄膜是一种特殊的二维材料,由分子、原子或离子沉积在基底表面形成。近年来,随着材料科学和镀膜技术的不断发展,厚度在纳米量级(几纳米到几百纳米范围内)的薄膜研究和应用迅速增加。与体材料相比,纳米薄膜的尺寸很小,表面积与体积的比值增大,因而表面效应所表现出来的性质非常突出,对于光学性质和电学性质等具有许多独特的表现。纳米薄膜在传统光学领域中的应用越来越广,尤其是在光通讯、光学测量、传感、微电子器件、医学工程等领域有更为广阔的应用前景。原装膜厚仪主要功能与优势白光干涉膜厚测量技术可以实现对薄膜厚度的在线检测和自动控制。

本文研究的锗膜厚度约为300nm,导致白光干涉输出的光谱只有一个干涉峰,无法采用常规的基于相邻干涉峰间距解调的方案,如峰峰值法等。为此,研究人员提出了一种基于单峰值波长移动的白光干涉测量方案,并设计制作了膜厚测量系统。经实验证明,峰值波长和温度变化之间存在很好的线性关系。利用该方案,研究人员成功测量了实验用锗膜的厚度为338.8nm,实验误差主要源于温度控制误差和光源波长漂移。该论文通过对纳米级薄膜厚度测量方案的研究,实现了对锗膜和金膜厚度的测量,并主要创新点在于提出了基于白光干涉单峰值波长移动的解调方案,并将其应用于极短光程差的测量。

光具有相互叠加的特性,发生干涉的两束光在一些地方振动加强,而在另一些地方振动减弱,并产生规则的明暗交替变化。干涉测量需要满足三个相干条件:频率一致、振动方向一致、相位差稳定一致。与激光光源相比,白光光源的相干长度较短,通常在几微米到几十微米内。白光干涉的条纹有一个固定的位置,对应于光程差为零的平衡位置,并在该位置白光输出光强度具有最大值。通过探测光强最大值,可以实现样品表面位移的精密测量。白光垂直扫描干涉、白光反射光谱等技术,具有抗干扰能力强、稳定性好、动态范围大、结构简单、成本低廉等优点,并广泛应用于薄膜三维形貌测量和薄膜厚度精密测量等领域。白光干涉膜厚测量技术可以通过对干涉曲线的分析实现对薄膜的厚度分布的测量和分析。

目前,应用的显微干涉方式主要有Mirau显微干涉和Michelson显微干涉两张方式。在Mirau型显微干涉结构,在该结构中物镜和被测样品之间有两块平板,一个是涂覆有高反射膜的平板作为参考镜,另一块涂覆半透半反射膜的平板作为分光棱镜,由于参考镜位于物镜和被测样品之间,从而使物镜外壳更加紧凑,工作距离相对而言短一些,其倍率一般为10-50倍,Mirau显微干涉物镜参考端使用与测量端相同显微物镜,因此没有额外的光程差。是常用的方法之一。总的来说,白光干涉膜厚仪是一种应用很广的测量薄膜厚度的仪器。苏州膜厚仪工厂

该技术可以通过测量干涉曲线来计算薄膜的厚度。纳米级膜厚仪技术

光谱仪主要包括六部分,分别是:光纤入口、准直镜、光栅、聚焦镜、区域检测器、带OFLV滤波器的探测器。光由光纤进入光谱仪中,通过滤波器和准直器后投射到光栅上,由光栅将白光色散成光谱,经过聚焦镜将其投射到探测器上后,由探测器将光信号传入计算机。光纤接头将输入光纤固定在光谱仪上,使得来自输入光纤的光能够进入光学平台;滤波器将光辐射限制在预定波长区域;准直镜将进入光学平台的光聚焦到光谱仪的光栅上,保证光路和光栅之间的准直性;光栅衍射来自准直镜的光并将衍射光导向聚焦镜;聚焦镜接收从光栅反射的光并将光聚焦到探测器上;探测器将检测到的光信号转换为nm波长系统;区域检测器提供90%的量子效率和垂直列中的像素,以从光谱仪的狭缝图像的整个高度获取光,显着改善了信噪比。纳米级膜厚仪技术

标签: 光谱共焦