在激光慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)中，靶丸的物性參數(shù)和幾何參數(shù)是靶丸制備工藝改進(jìn)和仿真模擬核聚變實(shí)驗(yàn)過(guò)程的基礎(chǔ)，因此如何對(duì)靶丸多個(gè)參數(shù)進(jìn)行同步、高精度、無(wú)損的綜合檢測(cè)是激光慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵問(wèn)題。以上各種薄膜厚度及折射率的測(cè)量方法各有利弊，但針對(duì)本文實(shí)驗(yàn)，仍然無(wú)法滿足激光核聚變技術(shù)對(duì)靶丸參數(shù)測(cè)量的高要求，靶丸參數(shù)測(cè)量存在以下問(wèn)題：不能對(duì)靶丸進(jìn)行破壞性切割測(cè)量，否則，被破壞后的靶丸無(wú)法用于于下一步工藝處理或者打靶實(shí)驗(yàn)；需要同時(shí)測(cè)得靶丸的多個(gè)參數(shù)，不同參數(shù)的單獨(dú)測(cè)量，無(wú)法提供靶丸制備和核聚變反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化現(xiàn)象和規(guī)律，并且效率低下、沒(méi)有統(tǒng)一的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。靶丸屬于自支撐球形薄膜結(jié)構(gòu)，曲面應(yīng)力大、難展平的特點(diǎn)導(dǎo)致靶丸與基底不能完全貼合，在微區(qū)內(nèi)可看作類薄膜結(jié)構(gòu)白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以對(duì)薄膜的表面和內(nèi)部進(jìn)行聯(lián)合測(cè)量和分析。工廠膜厚儀推薦
論文主要以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對(duì)象，研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實(shí)現(xiàn)納米級(jí)薄膜厚度準(zhǔn)確測(cè)量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所適用的測(cè)量方法也不同。半導(dǎo)體鍺膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特點(diǎn)，選擇采用白光干涉的測(cè)量方法；而厚度更薄的金膜的折射率為復(fù)數(shù)，且能激發(fā)的表面等離子體效應(yīng)，因而可借助基于表面等離子體共振的測(cè)量方法；為了進(jìn)一步改善測(cè)量的精度，論文還研究了外差干涉測(cè)量法，通過(guò)引入高精度的相位解調(diào)手段，檢測(cè)P光與S光之間的相位差提升厚度測(cè)量的精度。推薦膜厚儀源頭直供廠家白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于材料科學(xué)中的薄膜微結(jié)構(gòu)分析。
針對(duì)微米級(jí)工業(yè)薄膜厚度測(cè)量，研究了基于寬光譜干涉的反射式法測(cè)量方法。根據(jù)薄膜干涉及光譜共聚焦原理，綜合考慮成本、穩(wěn)定性、體積等因素要求，研制了滿足工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測(cè)量系統(tǒng)。根據(jù)波長(zhǎng)分辨下的薄膜反射干涉光譜模型，結(jié)合經(jīng)典模態(tài)分解和非均勻傅里葉變換思想，提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法，能有效利用全光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確提取相位變化，對(duì)由環(huán)境噪聲帶來(lái)的假頻干擾，具有很好的抗干擾性。通過(guò)對(duì)PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片，PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測(cè)量實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明測(cè)厚系統(tǒng)具有1~75μm厚度的測(cè)量量程，μm.的測(cè)量不確定度。由于無(wú)需對(duì)焦，可在10ms內(nèi)完成單次測(cè)量，滿足工業(yè)級(jí)測(cè)量高效便捷的應(yīng)用要求。
光具有傳播的特性，不同波列在相遇的區(qū)域，振動(dòng)將相互疊加，是各列光波獨(dú)自在該點(diǎn)所引起的振動(dòng)矢量和。兩束光要發(fā)生干涉，應(yīng)必須滿足三個(gè)相干條件，即：頻率一致、振動(dòng)方向一致、相位差穩(wěn)定一致。發(fā)生干涉的兩束光在一些地方振動(dòng)加強(qiáng)，而在另一些地方振動(dòng)減弱，產(chǎn)生規(guī)則的明暗交替變化。任何干涉測(cè)量都是完全建立在這種光波典型特性上的。下圖分別表示干涉相長(zhǎng)和干涉相消的合振幅。與激光光源相比，白光光源的相干長(zhǎng)度在幾微米到幾十微米內(nèi)，通常都很短，更為重要的是，白光光源產(chǎn)生的干涉條紋具有一個(gè)典型的特征：即條紋有一個(gè)固定不變的位置，該固定位置對(duì)應(yīng)于光程差為零的平衡位置，并在該位置白光輸出光強(qiáng)度具有最大值，并通過(guò)探測(cè)該光強(qiáng)最大值，可實(shí)現(xiàn)樣品表面位移的精密測(cè)量。此外，白光光源具有系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好且動(dòng)態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。因此，白光垂直掃描干涉、白光反射光譜等基于白光干涉的光學(xué)測(cè)量技術(shù)在薄膜三維形貌測(cè)量、薄膜厚度精密測(cè)量等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜表面形貌的測(cè)量。
在初始相位為零的情況下，當(dāng)被測(cè)光與參考光之間的光程差為零時(shí)，光強(qiáng)度將達(dá)到最大值。為探測(cè)兩個(gè)光束之間的零光程差位置，需要精密Z向運(yùn)動(dòng)臺(tái)帶動(dòng)干涉鏡頭作垂直掃描運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)載物臺(tái)，垂直掃描過(guò)程中，用探測(cè)器記錄下干涉光強(qiáng)，可得白光干涉信號(hào)強(qiáng)度與Z向掃描位置（兩光束光程差）之間的變化曲線。干涉圖像序列中某波長(zhǎng)處的白光信號(hào)強(qiáng)度隨光程差變化示意圖，曲線中光強(qiáng)極大值位置即為零光程差位置，通過(guò)零過(guò)程差位置的精密定位，即可實(shí)現(xiàn)樣品表面相對(duì)位移的精密測(cè)量；通過(guò)確定最大值對(duì)應(yīng)的Z向位置可獲得被測(cè)樣品表面的三維高度。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的非接觸式測(cè)量。防水膜厚儀制造廠家
白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜薄膜結(jié)構(gòu)的測(cè)量。工廠膜厚儀推薦
為了分析白光反射光譜的測(cè)量范圍，開(kāi)展了不同壁厚的靶丸殼層白光反射光譜測(cè)量實(shí)驗(yàn)。圖是不同殼層厚度靶丸的白光反射光譜測(cè)量曲線，如圖所示，對(duì)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(jí)次數(shù)值大；此外，由于靶丸殼層的吸收，壁厚較大的靶丸信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)較弱。隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步增加，其白光反射光譜各譜峰將更加密集，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)各干涉譜峰波長(zhǎng)的測(cè)量。為實(shí)現(xiàn)較大厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測(cè)量，需采用紅外的寬譜光源和光譜探測(cè)器。對(duì)于殼層厚度為μm的靶丸，測(cè)量的波峰相對(duì)較少，容易實(shí)現(xiàn)靶丸殼層白光反射光譜譜峰波長(zhǎng)的準(zhǔn)確測(cè)量；隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步減小，兩干涉信號(hào)之間的光程差差異非常小，以至于他們的光譜信號(hào)中只有一個(gè)干涉波峰，基于峰值探測(cè)的白光反射光譜方法難以實(shí)現(xiàn)其厚度的測(cè)量；為實(shí)現(xiàn)較小厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測(cè)量，可采用紫外的寬譜光源和光譜探測(cè)器提升其探測(cè)厚度下限。工廠膜厚儀推薦