本文主要以半导体锗和贵金属金两种材料为对象，研究了白光干涉法、表面等离子体共振法和外差干涉法实现纳米级薄膜厚度准确测量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所适用的测量方法也不同。半导体锗膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特点，选择采用白光干涉的测量方法；而厚度更薄的金膜的折射率为复数，且能激发明显的表面等离子体效应，因而可借助基于表面等离子体共振的测量方法；为了进一步改善测量的精度，论文还研究了外差干涉测量法，通过引入高精度的相位解调手段，检测P光与S光之间的相位差提升厚度测量的精度。白光干涉膜厚测量技术可以在不同环境下进行测量；光干涉膜厚仪的原理
自上世纪60年代开始，西方的工业生产线广泛应用基于X及β射线、近红外光源开发的在线薄膜测厚系统。随着质检需求的不断增长，20世纪70年代后，电涡流、超声波、电磁电容、晶体振荡等多种膜厚测量技术相继问世。90年代中期，随着离子辅助、离子束溅射、磁控溅射、凝胶溶胶等新型薄膜制备技术的出现，光学检测技术也不断更新迭代，以椭圆偏振法和光度法为主导的高精度、低成本、轻便、高速稳固的光学检测技术迅速占领日用电器和工业生产市场，并发展出了个性化定制产品的能力。对于市场占比较大的微米级薄膜，除了要求测量系统具有百纳米级的测量准确度和分辨率之外，还需要在存在不规则环境干扰的工业现场下具备较高的稳定性和抗干扰能力。纳米级膜厚仪的原理白光干涉膜厚仪需要校准，标准样品的选择和使用至关重要。
极值法求解过程计算简单，快速，同时确定薄膜的多个光学常数及解决多值性问题，测试范围广，但没有考虑薄膜均匀性和基底色散的因素，以至于精度不够高。此外，由于受曲线拟合精度的限制，该方法对膜厚的测量范围有要求，通常用这种方法测量的薄膜厚度应大于200nm且小于10μm，以确保光谱信号中的干涉波峰数恰当。全光谱拟合法是基于客观条件或基本常识来设置每个拟合参数上限、下限，并为该区域的薄膜生成一组或多组光学参数及厚度的初始值，引入适合的色散模型，再根据麦克斯韦方程组的推导。这样求得的值自然和实际的透过率和反射率（通过光学系统直接测量的薄膜透射率或反射率）有所不同，建立评价函数，当计算的透过率/反射率与实际值之间的偏差小时，我们就可以认为预设的初始值就是要测量的薄膜参数。
在激光惯性约束核聚变实验中，靶丸的物性参数和几何参数对靶丸制备工艺改进和仿真模拟核聚变实验过程至关重要。然而，如何对靶丸多个参数进行同步、高精度、无损的综合检测是激光惯性约束核聚变实验中的关键问题。虽然已有多种薄膜厚度及折射率的测量方法，但仍然无法满足激光核聚变技术对靶丸参数测量的高要求。此外，靶丸的参数测量存在以下问题：不能对靶丸进行破坏性切割测量，否则被破坏的靶丸无法用于后续工艺处理或打靶实验；需要同时测得靶丸的多个参数，因为不同参数的单独测量无法提供靶丸制备和核聚变反应过程中发生的结构变化的现象和规律，并且效率低下、没有统一的测量标准。由于靶丸属于自支撑球形薄膜结构，曲面应力大、难以展平，因此靶丸与基底不能完全贴合，可在微观区域内视作类薄膜结构。广泛应用于电子、半导体、光学、化学等领域，为研究和开发提供了有力的手段。
在白光干涉中，当光程差为零时，会出现零级干涉条纹。随着光程差的增加，光源谱宽范围内的每条谱线形成的干涉条纹之间会发生偏移，叠加后整体效果导致条纹对比度降低。白光干涉原理的测量系统精度高，可以进行测量。采用白光干涉原理的测量系统具有抗干扰能力强、动态范围大、快速检测和结构简单紧凑等优点。虽然普通的激光干涉与白光干涉有所区别，但它们也具有许多共同之处。我们可以将白光看作一系列理想的单色光在时域上的相干叠加，而在频域上观察到的就是不同波长对应的干涉光强变化曲线。这种膜厚仪可以测量大气压下，1nm到1mm范围内的薄膜厚度。薄膜干涉膜厚仪设备生产
增加光路长度可以提高仪器分辨率，但同时也会更容易受到振动等干扰，需要采取降噪措施。光干涉膜厚仪的原理
为了分析白光反射光谱的测量范围，进行了不同壁厚的靶丸壳层白光反射光谱测量实验。实验结果显示，对于壳层厚度为30μm的靶丸，其白光反射光谱各谱峰非常密集，干涉级次数值大；此外，由于靶丸壳层的吸收，壁厚较大的靶丸信号强度相对较弱。随着靶丸壳层厚度的进一步增加，其白光反射光谱各谱峰将更加密集，难以实现对各干涉谱峰波长的测量。为实现较大厚度靶丸壳层厚度的白光反射光谱测量，需采用红外宽谱光源和光谱探测器。对于壳层厚度为μm的靶丸，测量的波峰相对较少，容易实现壳层白光反射光谱谱峰波长的准确测量；随着靶丸壳层厚度的进一步减小，两干涉信号之间的光程差差异非常小，以至于光谱信号中只有一个干涉波峰，难以使用峰值探测的白光反射光谱方法测量其厚度。为了实现较小厚度靶丸壳层厚度的白光反射光谱测量，可采用紫外宽谱光源和光谱探测器提升其探测厚度下限。光干涉膜厚仪的原理