薄膜是指分子,、原子或者是離子在基底表面沉積形成的一種特殊的二維材料,。近幾十年來，隨著材料科學(xué)和鍍膜工藝的不斷發(fā)展,，厚度在納米量級(jí)（幾納米到幾百納米范圍內(nèi)）薄膜的研究和應(yīng)用迅速增加,。與體材料相比,，因?yàn)榧{米薄膜的尺寸很小，使得表面積與體積的比值增加,，表面效應(yīng)所表現(xiàn)出的性質(zhì)非常突出,，因而在光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)上有許多獨(dú)特的表現(xiàn)。納米薄膜應(yīng)用于傳統(tǒng)光學(xué)領(lǐng)域,，在生產(chǎn)實(shí)踐中也得到了越來越廣泛的應(yīng)用,，尤其是在光通訊、光學(xué)測(cè)量,，傳感，微電子器件,，生物與醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域的應(yīng)用空間更為廣闊,。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)涂層中的薄膜反射率測(cè)量。北京膜厚儀技術(shù)指導(dǎo)
針對(duì)靶丸自身獨(dú)特的特點(diǎn)及極端實(shí)驗(yàn)條件需求,，使得靶丸參數(shù)的測(cè)試工作變得異常復(fù)雜,。如何精確地測(cè)定靶丸的光學(xué)參數(shù)，一直是激光聚變研究者非常關(guān)注的課題,。由于光學(xué)測(cè)量方法具有無損,、非接觸、測(cè)量效率高,、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)越性,，靶丸參數(shù)測(cè)量通常采用光學(xué)測(cè)量方式。常用的光學(xué)參數(shù)測(cè)量手段很多,，目前,，常用于測(cè)量靶丸幾何參數(shù)或光學(xué)參數(shù)的測(cè)量方法有白光干涉法、光學(xué)顯微干涉法,、激光差動(dòng)共焦法等,。靶丸殼層折射率是沖擊波分時(shí)調(diào)控實(shí)驗(yàn)研究中的重要參數(shù)，因此,，精密測(cè)量靶丸殼層折射率十分有意義,。而常用的折射率測(cè)量方法[13]，如橢圓偏振法,、折射率匹配法,、白光光譜法、布儒斯特角法等,。海淀區(qū)推薦膜厚儀白光干涉膜厚測(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,。
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,，無法提供靶丸制備和核聚變反應(yīng)過程中發(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)
利用包絡(luò)線法計(jì)算薄膜的光學(xué)常數(shù)和厚度，但目前看來包絡(luò)法還存在很多不足,，包絡(luò)線法需要產(chǎn)生干涉波動(dòng),，要求在測(cè)量波段內(nèi)存在多個(gè)干涉極值點(diǎn)，且干涉極值點(diǎn)足夠多,，精度才高,。理想的包絡(luò)線是根據(jù)聯(lián)合透射曲線的切點(diǎn)建立的，在沒有正確方法建立包絡(luò)線時(shí),，通常使用拋物線插值法建立,，這樣造成的誤差較大。包絡(luò)法對(duì)測(cè)量對(duì)象要求高,，如果薄膜較薄或厚度不足情況下,，會(huì)造成干涉條紋減少，干涉波峰個(gè)數(shù)較少,，要利用干涉極值點(diǎn)建立包絡(luò)線就越困難,，且利用拋物線插值法擬合也很困難，從而降低該方法的準(zhǔn)確度,。其次,，薄膜吸收的強(qiáng)弱也會(huì)影響該方法的準(zhǔn)確度，對(duì)于吸收較強(qiáng)的薄膜,，隨干涉條紋減少,，極大值與極小值包絡(luò)線逐漸匯聚成一條曲線，該方法就不再適用,。因此,，包絡(luò)法適用于膜層較厚且弱吸收的樣品,。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以對(duì)薄膜的厚度、反射率,、折射率等光學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,。
確定靶丸折射率及厚度的算法，由于干涉光譜信號(hào)與膜的光參量直接相關(guān),，這里主要考慮光譜分析的方法根據(jù)測(cè)量膜的反射或透射光譜進(jìn)行分析計(jì)算,，可獲得膜的厚度、折射率等參數(shù),。根據(jù)光譜信號(hào)分析計(jì)算膜折射率及厚度的方法主要有極值法和包絡(luò)法,、全光譜擬合法。極值法測(cè)量膜厚度主要是根據(jù)薄膜反射或透射光譜曲線上的波峰的位置來計(jì)算,，對(duì)于弱色散介質(zhì),，折射率為恒定值，根據(jù)兩個(gè)或兩個(gè)以上的極大值點(diǎn)的位置,，求得膜的光學(xué)厚度，若已知膜折射率即可求解膜的厚度,；對(duì)于強(qiáng)色散介質(zhì),，首先利用極值點(diǎn)求出膜厚度的初始值。薄膜厚度是一恒定不變值,，可根據(jù)極大值點(diǎn)位置的光學(xué)厚度關(guān)系式獲得入射波長和折射率的對(duì)應(yīng)關(guān)系,，再依據(jù)薄膜材質(zhì)的色散特性，引入合適的色散模型,，常用的色散模型有cauchy模型,、Selimeier模型、Lorenz模型等,，利用折射率與入射波長的關(guān)系式,，通過二乘法擬合得到色散模型的系數(shù)，即可解得任意入射波長下的折射率,。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以通過對(duì)干涉圖像的分析實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)測(cè)量,。泰安膜厚儀行業(yè)應(yīng)用
白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于電子顯示器中的薄膜厚度測(cè)量。北京膜厚儀技術(shù)指導(dǎo)
與激光光源相比以白光的寬光譜光源由于具有短相干長度的特點(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)建了型垂直白光掃描系統(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。北京膜厚儀技術(shù)指導(dǎo)