微米级膜厚仪的原理

薄膜作为重要元件 ，通常使用金属、合金、化合物、聚合物等作为其主要基材，品类涵盖光学膜、电隔膜、阻隔膜、保护膜、装饰膜等多种功能性薄膜，广泛应用于现代光学、电子、医疗、能源、建材等技术领域。常用薄膜的厚度范围从纳米级到微米级不等。纳米和亚微米级薄膜主要是基于干涉效应调制的光学薄膜，包括各种增透增反膜、偏振膜、干涉滤光片和分光膜等。部分薄膜经特殊工艺处理后还具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特性，对通讯、显示、存储等领域内光学仪器的质量起决定性作用[1-3]，如平面显示器使用的ITO镀膜，太阳能电池表面的SiO2减反射膜等。微米级以上的薄膜以工农业薄膜为主，多使用聚酯材料，具有易改性、可回收、适用范围广等特点。例如6微米厚度以下的电容器膜，20微米厚度以下的大部分包装印刷用薄膜，25~38微米厚的建筑玻璃贴膜及汽车贴膜，以及厚度为25~65微米的防伪标牌及拉线胶带等。微米级薄膜利用其良好的延展、密封、绝缘特性，遍及食品包装、表面保护、磁带基材、感光储能等应用市场，加工速度快，市场占比高。这种膜厚仪可以测量大气压下，1nm到1mm范围内的薄膜厚度。微米级膜厚仪的原理

光纤白光干涉测量使用的是宽谱光源 。光源的输出光功率和中心波长的稳定性是光源选取时需要重点考虑的参数。论文所设计的解调系统是通过检测干涉峰值的中心波长的移动实现的，所以光源中心波长的稳定性将对实验结果产生很大的影响。实验中我们所选用的光源是由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、覆盖光谱范围宽等特点。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是可调的，驱动电流可以达到600mA。高速膜厚仪经销批发白光干涉膜厚仪是用于测量薄膜厚度的一种仪器，可用于透明薄膜和平行表面薄膜的测量。

自上世纪60年代起 ，利用X及β射线、近红外光源开发的在线薄膜测厚系统广泛应用于西方先进国家的工业生产线中。20世纪70年代后，为满足日益增长的质检需求，电涡流、电磁电容、超声波、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取得巨大突破，以椭圆偏振法和光度法为展示的光学检测技术以高精度、低成本、轻便环保、高速稳固为研发方向不断迭代更新，迅速占领日用电器及工业生产市场，并发展出依据用户需求个性化定制产品的能力。其中，对于市场份额占比较大的微米级薄膜，除要求测量系统不仅具有百纳米级的测量准确度及分辨力以外，还要求测量系统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。

薄膜作为改善器件性能的重要途径，被广泛应用于现代光学 、电子 、医疗、能源、建材等技术领域。受薄膜制备工艺及生产环境影响，成品薄膜存在厚度分布不均、表面粗糙度大等问题，导致其光学及物理性能达不到设计要求，严重影响成品的性能及应用。随着薄膜生产技术的迅速发展，准确测量和科学评价薄膜特性作为研究热点，也引起产业界的高度重视。厚度作为关键指标直接影响薄膜工作特性，合理监控薄膜厚度对于及时调整生产工艺参数、降低加工成本、提高生产效率及企业竞争力等具有重要作用和深远意义。然而，对于市场份额占比大的微米级工业薄膜，除要求测量系统不仅具有百纳米级的测量精度之外，还要求具备体积小、稳定性好的特点，以适应工业现场环境的在线检测需求。目前光学薄膜测厚方法仍无法兼顾高精度、轻小体积，以及合理的系统成本，而具备纳米级测量分辨力的商用薄膜测厚仪器往往价格昂贵、体积较大，且无法响应工业生产现场的在线测量需求。基于以上分析，本课题提出基于反射光谱原理的高精度工业薄膜厚度测量解决方案，研制小型化、低成本的薄膜厚度测量系统，并提出无需标定样品的高效稳定的膜厚计算算法。研发的系统可以实现微米级工业薄膜的厚度测量。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。

白光干涉频域解调是利用频域分析解调信号的一种方法。与时域解调装置相比，测量装置几乎相同，只需将光强测量装置更换为光谱仪或CCD。由于时域解调中接收到的信号是一定范围内所有波长光强叠加，因此将频谱信号中各个波长的光强叠加起来即可得到它对应的时域接收信号。因此，频域的白光干涉条纹不仅包含了时域白光干涉条纹的所有信息，而且包括了时域干涉条纹中没有的波长信息。在频域干涉中，当两束相干光的光程差远大于光源的相干长度时，仍然可以在光谱仪上观察到频域干涉条纹。这是由于光谱仪内部的光栅具有分光作用，可以将宽谱光变成窄带光谱，从而增加光谱的相干长度。这种解调技术的优点是整个测量系统中没有使用机械扫描部件，因此在测量的稳定性和可靠性方面得到了显著提高。常见的频域解调方法包括峰峰值检测法、傅里叶解调法和傅里叶变换白光干涉解调法等。标准样品的选择和使用对于保持仪器准确度至关重要。白光干涉膜厚仪能测什么

白光干涉膜厚仪需要进行校准，并选择合适的标准样品。微米级膜厚仪的原理

用峰峰值法处理光谱数据时，被测光程差的分辨率取决于光谱仪或CCD的分辨率。我们只需要获取相邻的两个干涉峰值处的波长信息，即可确定光程差，不必关心此波长处的光强大小，从而降低了数据处理难度。此外，也可以利用多组相邻干涉光谱极值对应的波长分别求出光程差，然后再求平均值作为测量结果，以提高该方法的测量精度。但是，峰峰值法存在着一些缺点：当使用宽带光源时，不可避免地会有与光源同分布的背景光叠加在接收光谱中，从而引起峰值处波长的改变，从而引入测量误差。同时，当两干涉信号之间的光程差很小，导致其干涉光谱只有一个干涉峰时，此法便不再适用。微米级膜厚仪的原理