极值法求解过程计算简单 ,速度快,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。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。薄膜干涉膜厚仪价格走势
论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。国内膜厚仪规格尺寸齐全广泛应用于电子、半导体、光学、化学等领域,为研究和开发提供了有力的手段。
傅里叶变换是白光频域解调方法中一种低精度的信号解调方法 。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出,用于低精度光纤法布里-珀罗传感器的解调。因此,该解调方案的原理是通过傅里叶变换得到频域的峰值频率从而获得光程差,进而得到待测物理量的信息。傅里叶变换解调方案的优点是解调速度较快,受干扰信号的影响较小。但是其测量精度较低。根据数字信号处理FFT(快速傅里叶变换)理论,若输入光源波长范围为[]λ1,λ2,则所测光程差的理论小分辨率为λ1λ2/(λ2−λ1),所以此方法主要应用于对解调精度要求不高的场合。傅里叶变换白光干涉法是对傅里叶变换法的改进。该方法总结起来就是对采集到的光谱信号做傅里叶变换,然后滤波、提取主频信号后进行逆傅里叶变换,然后做对数运算,并取其虚部做相位反包裹运算,由获得的相位得到干涉仪的光程差。该方法经过实验证明其测量精度比傅里叶变换高。
由于不同性质和形态的薄膜对系统的测量量程和精度的需求不尽相同,因而多种测量方法各有优缺,难以一概而论。将上述各测量特点总结如表1-1所示,按照薄膜厚度的增加,适用的测量方式分别为椭圆偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。对于小于1μm的较薄薄膜,白光干涉轮廓仪的测量精度较低,分光光度法和椭圆偏振法较适合。而对于小于200 nm的薄膜,由于透过率曲线缺少峰谷值,椭圆偏振法结果更加可靠。基于白光干涉原理的光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或者半透明薄膜,通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样,得到待测薄膜厚度。本章在详细研究白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性的基础上,分析得到了常用的基于两个相邻干涉峰的白光干涉解调方案不适用于极短光程差测量的结论。在此基础上,我们提出了基于干涉光谱单峰值波长移动的白光干涉测量解调技术。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。
光具有传播的特性 ,不同波列在相遇的区域,振动将相互叠加,是各列光波独自在该点所引起的振动矢量和。两束光要发生干涉,应必须满足三个相干条件,即:频率一致、振动方向一致、相位差稳定一致。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,产生规则的明暗交替变化。任何干涉测量都是完全建立在这种光波典型特性上的。下图分别表示干涉相长和干涉相消的合振幅。与激光光源相比,白光光源的相干长度在几微米到几十微米内,通常都很短,更为重要的是,白光光源产生的干涉条纹具有一个典型的特征:即条纹有一个固定不变的位置,该固定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,并通过探测该光强最大值,可实现样品表面位移的精密测量。此外,白光光源具有系统抗干扰能力强、稳定性好且动态范围大、结构简单,成本低廉等优点。因此,白光垂直扫描干涉、白光反射光谱等基于白光干涉的光学测量技术在薄膜三维形貌测量、薄膜厚度精密测量等领域得以广泛应用。这种膜厚仪可以测量大气压下 。防水膜厚仪工厂
膜厚仪精确测量涂层厚度,操作简便,为品质检测提供可靠数据。薄膜干涉膜厚仪价格走势
基于表面等离子体共振传感的测量方案 ,利用共振曲线的三个特征参量—共振角、半高宽和反射率小值,通过反演计算得到待测金属薄膜的厚度。该测量方案可同时得到金属薄膜的介电常数和厚度,操作方法简单。我们利用Kretschmann型结构的表面等离子体共振实验系统,测得金膜在入射光波长分别为632.8nm和652.1nm时的共振曲线,由此得到金膜的厚度为55.2nm。由于该方案是一种强度测量方案,测量精度受环境影响较大,且测量结果存在多值性的问题,所以我们进一步对偏振外差干涉的改进方案进行了理论分析,根据P光和S光之间相位差的变化实现厚度测量。薄膜干涉膜厚仪价格走势