衡陽膜厚儀常用解決方案

來源: 發布時間:2023-12-14

白光干涉的分析方法利用白光干涉感知空間位置的變化,從而得到被測物體的信息。它是在單色光相移干涉術的基礎上發展而來的。單色光相移干涉術利用光路使參考光和被測表面的反射光發生干涉,再使用相移的方法調制相位,利用干涉場中光強的變化計算出其每個數據點的初始相位,但是這樣得到的相位是位于(-π,+π]間,所以得到的是不連續的相位。因此,需要進行相位展開使其變為連續相位。再利用高度與相位的信息求出被測物體的表面形貌。單色光相移法具有測量速度快、測量分辨力高、對背景光強不敏感等優點。但是,由于單色光干涉無法確定干涉條紋的零級位置。因此,在相位解包裹中無法得到相位差的周期數,所以只能假定相位差不超過一個周期,相當于測試表面的相鄰高度不能超過四分之一波長[27]。這就限制了其測量的范圍,使它只能測試連續結構或者光滑表面結構。白光干涉膜厚測量技術可以實現對不同材料的薄膜進行測量。衡陽膜厚儀常用解決方案

光纖白光干涉測量使用的是寬譜光源。光源的輸出光功率和中心波長的穩定性是光源選取時需要重點考慮的參數。論文所設計的解調系統是通過檢測干涉峰值的中心波長的移動實現的,所以光源中心波長的穩定性將對實驗結果產生很大的影響。實驗中我們所選用的光源是由INPHENIX公司生產的SLED光源,相對于一般的寬帶光源具有輸出功率高、覆蓋光譜范圍寬等特點。該光源采用+5V的直流供電,標定中心波長為1550nm,且其輸出功率在一定范圍內是可調的,驅動電流可以達到600mA。門頭溝區膜厚儀經銷批發白光干涉膜厚測量技術可以應用于電子工業中的薄膜電阻率測量。

白光掃描干涉法采用白光為光源,壓電陶瓷驅動參考鏡進行掃描,干涉條紋掃過被測面,通過感知相干峰位置來獲得表面形貌信息。測量原理圖如圖1-5所示。而對于薄膜的測量,上下表面形貌、粗糙度、厚度等信息能通過一次測量得到,但是由于薄膜上下表面的反射,會使提取出來的白光干涉信號出現雙峰形式,變得更復雜。另外,由于白光掃描法需要掃描過程,因此測量時間較長而且易受外界干擾。基于圖像分割技術的薄膜結構測試方法,實現了對雙峰干涉信號的自動分離,實現了薄膜厚度的測量。

    為了分析白光反射光譜的測量范圍,開展了不同壁厚的靶丸殼層白光反射光譜測量實驗。圖是不同殼層厚度靶丸的白光反射光譜測量曲線,如圖所示,對于殼層厚度30μm的靶丸,其白光反射光譜各譜峰非常密集、干涉級次數值大;此外,由于靶丸殼層的吸收,壁厚較大的靶丸信號強度相對較弱。隨著靶丸殼層厚度的進一步增加,其白光反射光譜各譜峰將更加密集,難以實現對各干涉譜峰波長的測量。為實現較大厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量,需采用紅外的寬譜光源和光譜探測器。對于殼層厚度為μm的靶丸,測量的波峰相對較少,容易實現靶丸殼層白光反射光譜譜峰波長的準確測量;隨著靶丸殼層厚度的進一步減小,兩干涉信號之間的光程差差異非常小,以至于他們的光譜信號中只有一個干涉波峰,基于峰值探測的白光反射光譜方法難以實現其厚度的測量;為實現較小厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量,可采用紫外的寬譜光源和光譜探測器提升其探測厚度下限。 白光干涉膜厚測量技術可以通過對干涉圖像的分析實現對薄膜的形貌測量。

根據以上分析可知,白光干涉時域解調方案的優點是:①能夠實現測量;②抗干擾能力強,系統的分辨率與光源輸出功率的波動,光源的波長漂移以及外界環境對光纖的擾動等因素無關;③測量精度與零級干涉條紋的確定精度以及反射鏡的精度有關;④結構簡單,成本較低。但是,時域解調方法需要借助掃描部件移動干涉儀一端的反射鏡來進行相位補償,所以掃描裝置的分辨率將影響系統的精度。采用這種解調方案的測量分辨率一般是幾個微米,達到亞微米的分辨率,主要受機械掃描部件的分辨率和穩定性限制。文獻[46]所報道的位移掃描的分辨率可以達到0.54μm。當所測光程差較小時,F-P腔前后表面干涉峰值相距很近,難以區分,此時時域解調方案的應用受到限制。白光干涉膜厚測量技術的研究主要集中在實驗方法的優化和算法的改進上。恩施膜厚儀源頭直供廠家

白光干涉膜厚測量技術可以應用于材料科學中的薄膜微結構分析。衡陽膜厚儀常用解決方案

傅里葉變換是白光頻域解調方法中一種低精度的信號解調方法。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出,用于低精度光纖法布里-珀羅傳感器的解調。因此,該解調方案的原理是通過傅里葉變換得到頻域的峰值頻率從而獲得光程差,進而得到待測物理量的信息。傅里葉變換解調方案的優點是解調速度較快,受干擾信號的影響較小。但是其測量精度較低。根據數字信號處理FFT(快速傅里葉變換)理論,若輸入光源波長范圍為[]λ1,λ2,則所測光程差的理論小分辨率為λ1λ2/(λ2?λ1),所以此方法主要應用于對解調精度要求不高的場合。傅里葉變換白光干涉法是對傅里葉變換法的改進。該方法總結起來就是對采集到的光譜信號做傅里葉變換,然后濾波、提取主頻信號后進行逆傅里葉變換,然后做對數運算,并取其虛部做相位反包裹運算,由獲得的相位得到干涉儀的光程差。該方法經過實驗證明其測量精度比傅里葉變換高。衡陽膜厚儀常用解決方案

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