2e(n22一n12sin2i)1/2＋δ’=kλ，k=1,2,3,4,5...(1)
2e(n22一n12sin2i)1/2＋δ’=（2k＋1）λ/2，k=0，1,2,3,4，...（2）
當(dāng)膜的厚度e與波長(zhǎng)A不可比擬時(shí)，有下列情況出現(xiàn)：(1)膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)^時(shí)，由于由同一波列分解出來(lái)的2列波的光程差已超過(guò)相干民度．因而不能相遇，故不能發(fā)生干涉…，沒(méi)有明紋或暗紋出現(xiàn)．(2)膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)^時(shí)，相干條件(1)，(2)式中e一0，2相干光束之間的光程差已主要受半波損失d7的影響，而膜厚e和入射角i實(shí)際上對(duì)光程差已沒(méi)有貢獻(xiàn)．若半波損失∥存在，就發(fā)生相消干涉，反之，就發(fā)生相長(zhǎng)干涉…，故觀察到的要么全是明紋，要么全是暗紋． 膜厚儀的干涉測(cè)量能力較高，可以提供精確和可信的膜層厚度測(cè)量結(jié)果。國(guó)產(chǎn)膜厚儀工廠
白光掃描干涉法利用白光作為光源，通過(guò)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)參考鏡進(jìn)行掃描，將干涉條紋掃過(guò)被測(cè)面，并通過(guò)感知相干峰位置來(lái)獲取表面形貌信息。測(cè)量原理如圖1-5所示。然而，在對(duì)薄膜進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其上下表面的反射會(huì)導(dǎo)致提取出的白光干涉信號(hào)呈現(xiàn)雙峰形式，變得更為復(fù)雜。此外，由于白光掃描干涉法需要進(jìn)行掃描過(guò)程，因此測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)，且易受外界干擾。基于圖像分割技術(shù)的薄膜結(jié)構(gòu)測(cè)試方法能夠自動(dòng)分離雙峰干涉信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜厚度的測(cè)量。薄膜干涉膜厚儀使用方法高精度的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結(jié)構(gòu)。
與激光光源相比以白光的寬光譜光源由于具有短相干長(zhǎng)度的特點(diǎn)使得兩光束只有在光程差極小的情況下才能發(fā)生干涉因此不會(huì)產(chǎn)生干擾條紋。同時(shí)由于白光干涉產(chǎn)生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置避免了干涉級(jí)次不確定的問(wèn)題。本文以白光干涉原理為理論基礎(chǔ)對(duì)單層透明薄膜厚度測(cè)量尤其對(duì)厚度小于光源相干長(zhǎng)度的薄膜厚度測(cè)量進(jìn)行了研究。首先從白光干涉測(cè)量薄膜厚度的原理出發(fā)、分別詳細(xì)闡述了白光干涉原理和薄膜測(cè)厚原理。接著在金相顯微鏡的基礎(chǔ)上構(gòu)建了垂直型白光掃描系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)中測(cè)試薄膜厚度的儀器并利用白光干涉原理對(duì)的位移量進(jìn)行了標(biāo)定。
光譜擬合法易于應(yīng)用于測(cè)量，但由于使用了迭代算法，因此其優(yōu)缺點(diǎn)在很大程度上取決于所選擇的算法。隨著遺傳算法、模擬退火算法等全局優(yōu)化算法的引入，被用于測(cè)量薄膜參數(shù)。該方法需要一個(gè)較好的薄膜光學(xué)模型(包括色散系數(shù)、吸收系數(shù)、多層膜系統(tǒng))，但實(shí)際測(cè)試過(guò)程中薄膜的色散和吸收的公式通常不準(zhǔn)確，特別是對(duì)于多層膜體系，建立光學(xué)模型非常困難，無(wú)法用公式準(zhǔn)確地表示出來(lái)。因此，通常使用簡(jiǎn)化模型，全光譜擬合法在實(shí)際應(yīng)用中不如極值法有效。此外，該方法的計(jì)算速度慢，不能滿(mǎn)足快速計(jì)算的要求。工作原理是基于膜層與底材反射率及相位差，通過(guò)測(cè)量反射光的干涉來(lái)計(jì)算膜層厚度。
在白光干涉中，當(dāng)光程差為零時(shí)，會(huì)出現(xiàn)零級(jí)干涉條紋。隨著光程差的增加，光源譜寬范圍內(nèi)的每條譜線形成的干涉條紋之間會(huì)發(fā)生偏移，疊加后整體效果導(dǎo)致條紋對(duì)比度降低。白光干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)精度高，可以進(jìn)行測(cè)量。采用白光干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍大、快速檢測(cè)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊等優(yōu)點(diǎn)。雖然普通的激光干涉與白光干涉有所區(qū)別，但它們也具有許多共同之處。我們可以將白光看作一系列理想的單色光在時(shí)域上的相干疊加，而在頻域上觀察到的就是不同波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的干涉光強(qiáng)變化曲線。Michelson干涉儀的光路長(zhǎng)度決定了儀器的精度。小型膜厚儀經(jīng)銷(xiāo)批發(fā)
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，其性能和功能會(huì)得到提高和擴(kuò)展。國(guó)產(chǎn)膜厚儀工廠
光譜法是一種以光的干涉效應(yīng)為基礎(chǔ)的薄膜厚度測(cè)量方法，分為反射法和透射法兩種類(lèi)型。入射光在薄膜-基底-薄膜界面上的反射和透射會(huì)引起多光束干涉效應(yīng)，不同特性的薄膜材料的反射率和透過(guò)率曲線是不同的，并且在全光譜范圍內(nèi)與厚度一一對(duì)應(yīng)。因此，可以根據(jù)這種光譜特性來(lái)確定薄膜的厚度和光學(xué)參數(shù)。光譜法的優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)參數(shù)，并能有效地排除解的多值性，測(cè)量范圍廣，是一種無(wú)損測(cè)量技術(shù)。其缺點(diǎn)是對(duì)樣品薄膜表面條件的依賴(lài)性強(qiáng)，測(cè)量穩(wěn)定性較差，因此測(cè)量精度不高，對(duì)于不同材料的薄膜需要使用不同波段的光源等。目前，這種方法主要用于有機(jī)薄膜的厚度測(cè)量。國(guó)產(chǎn)膜厚儀工廠